Cu/CuZnAl LDH-ZnO催化剂的制备、表征及其光催化甲醇制甲酸甲酯性能研究

发布时间：2021-10-18 08:51

　　甲酸甲酯是生产甲酰胺、甲酸、农药等的“基础材料”,在化工生产中有不可替代的作用。近年来,国内用于生产甲酸甲酯的重要原料甲醇的产能严重过剩,因而将甲醇转化为甲酸甲酯具有重要的实际意义。光催化甲醇制甲酸甲酯作为“绿色”合成路线更成为研究的热点,为化工生产和科学研究提供了新的方向。本研究以与Ti02具有相似能带结构的廉价ZnO为主要原料,制备具有优良光催化性能的甲醇转化甲酸甲酯催化剂。主要工作分为催化剂筛选和催化剂优化两部分。首先,通过使用具有丰富表面羟基的SiO2、Al2O3和CuZnAl水滑石（LDH）对ZnO进行修饰,提高ZnO表面羟基数量、改变其分布,并以此为载体负载铜物种制备光催化剂,用于甲醇选择性氧化为甲酸甲酯反应,筛选出催化性能最佳的Cu/CuZnAl LDH-ZnO催化剂。其次,对Cu/H-ZnO进一步研究,考察载体焙烧温度、Cu和Al元素含量对其催化性能影响。并使用X射线衍射（XRD）、比表面积和孔结构（BET）。透射电子显微镜（TEM）、紫外-可见漫反射光谱（UV-Vis DRS）、H2程序升温还原（TPR）、红外（FTIR）及X射线光电子能谱（XPS）对物相、结构、形貌... 

【文章来源】：内蒙古大学内蒙古自治区 211工程院校

【文章页数】：87 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第一章 前言
    1.1 研究背景及意义
    1.2 研究目的与内容
第二章 文献综述
    2.1 甲酸甲酯生产概述
        2.1.1 甲酸甲酯的性质与应用
        2.1.2 甲酸甲酯的合成方法
    2.2 半导体光催化技术的发展与原理
        2.2.1 半导体光催化技术的发展与应用
        2.2.2 半导体光催化原理
        2.2.3 半导体光催化剂的改性
    2.3 纳米ZnO光催化材料
        2.3.1 纳米ZnO概述
        2.3.2 纳米ZnO制备方法
        2.3.3 纳米ZnO在光催化中的改性与应用
    2.4 水滑石类化合物概述
        2.4.1 类水滑石化合物(LDHs)合成方法
        2.4.2 类水滑石化合物(LDHs)性质
        2.4.3 类水滑石化合物(LDHs)在光催化中的应用
第三章 实验部分
    3.1 实验试剂与仪器
    3.2 催化剂的制备
    3.3 催化剂的表征
        3.3.1 X射线粉末衍射(XRD)
        3.3.2 透射电镜分析(TEM)
        3.3.3 比表面积与孔结构(BET)
        3.3.4 紫外-可见漫反射光谱(UV-Vis DRS)
        3.3.5 H_2-程序升温还原(H_2-TPR)
        3.3.6 X射线光电子能谱(XPS)
        3.3.7 傅里叶变换红外光谱(FTIR)
    3.4 催化剂活性测试
        3.4.1 催化反应装置
        3.4.2 活性数据计算
第四章 催化剂的筛选
    4.1 X射线粉末衍射(XRD)分析
    4.2 透射电镜(TEM)分析
    4.3 固体紫外(UV-Vis)分析
    4.4 催化剂活性测试
        4.4.1 7Cu/ZnO-(y)Al_2O_3系列催化剂的活性测试
        4.4.2 三种催化剂的活性对比测试
第五章 不同Zn：Al：Cu摩尔比及焙烧温度下催化剂xCu/H-ZnO-y(z)的表征及活性测试
    5.1 不同Zn：Al：Cu摩尔比及焙烧温度下催化剂的表征
        5.1.1 X射线粉末衍射(XRD)分析
        5.1.2 透射电镜图(TEM)分析
        5.1.3 表面积与孔结构(BET)分析
        5.1.4 紫外-可见漫反射(UV-Vis)分析
        5.1.5 H_2-程序升温还原(H_2-TPR)分析
        5.1.6 X射线光电子能谱(XPS)分析
        5.1.7 红外光谱(FTIR)分析
    5.2 不同Zn:Al:Cu摩尔比及焙烧温度下催化剂的活性评价
    5.3 反应过程中催化剂中Cu物种的变化
        5.3.1 透射电镜(TEM)分析
        5.3.2 紫外-可见漫反射(UV-Vis)分析
        5.3.3 H_2-程序升温还原(H_2-TPR)分析
    5.4 测试条件变化对催化剂的活性影响
        5.4.1 光强对催化活性的影响
        5.4.2 甲醇分压对催化活性的影响
        5.4.3 氧分压对催化活性的影响
        5.4.4 反应温度对催化活性的影响
第六章 反应机理分析
第七章 结论
参考文献
致谢
硕士期间发表的论文


【参考文献】：
期刊论文
[1]水滑石类材料的合成方法及其影响因素[J]. 朱洪涛,段宇,付荔.  河南化工. 2011(21)
[2]Photocatalytic reduction of carbon dioxide to methanol by Cu2O/SiC nanocrystallite under visible light irradiation[J]. Huiling Li1, Yonggen Lei1, Ying Huang1, Yueping Fang1, Yuehua Xu1, Li Zhu1, Xin Li1,21. Institute of Biomaterial, College of Science, South China Agricultural University, Guangzhou 510642, Guangdong, China; 2. The Guangdong Provincial Laboratory of Green Chemical Technology, School of Chemistry and Chemical Engineering, South China University of Technology, Guangzhou 510641, Guangdong, China.  Journal of Natural Gas Chemistry. 2011(02)
[3]水滑石在多相催化中应用的研究进展[J]. 刘利,崔文权.  化工生产与技术. 2010(01)
[4]水滑石类吸附剂的研究进展[J]. 王昕.  化工时刊. 2007(11)
[5]甲醇羰基化合成甲酸甲酯研究[J]. 宁平,陈梁,陈云华,章江洪,马新宾.  精细石油化工. 2001(04)
[6]镁铝复合金属氧化物结构、催化性能及其在一步法制备醇醚醋酸酯中的应用[J]. 周燕婷,李峰,杜以波,DGEvans,段雪.  北京化工大学学报(自然科学版). 2000(01)
[7]合成气催化法一步合成甲酸甲酯研究进展[J]. 杨迎春,吴玉塘,陈文凯.  天然气化工. 1997(05)

博士论文
[1]水滑石材料处理染料废水的研究[D]. 薛继龙.浙江工业大学 2014



本文编号：3442548