柠檬酸辅助制备CuO-ZnO-ZrO 2 用于CO 2 催化加氢制甲醇的性能研究
发布时间：2024-04-18 00:35
CO2的回收/转化是实现全球碳资源综合利用的重要一环。在众多转化技术中,CO2加氢制甲醇具有良好的应用前景。CuO-ZnO-ZrO2催化剂是一类具有特殊理化性质的新型三元复合催化剂,近年来被成功应用于CO2加氢制甲醇反应中,表现出优良的催化性能。随研究的深入,该型催化剂中各组分间的相互作用及这些作用如何对催化反应产生影响仍存在较大争议,而这对理解催化反应过程及进一步开发出高活性/高稳定性催化剂具有重要意义。因此,本论文以铜锌锆三元体系催化剂为研究对象,利用柠檬酸辅助法尝试制备出高效CO2加氢制甲醇催化剂;详细考察了催化剂制备参数(原料用量、脱水方式、预处理条件和组分配比等)对催化剂结构的影响;讨论了催化剂各组分间的相互作用,并分析了这些因素对催化性能的影响。主要研究结果如下:一、柠檬酸辅助制备铜锌锆催化剂采用柠檬酸辅助制备了 CuO-ZnO-ZrO2催化剂,分别考察前驱体制备参数和预处理条件对催化剂的结构与催化性能的影响,对结构与性能之间的关系进行讨论。研...
【文章页数】：154 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
1 绪论
1.1 CO2的排放、回收及利用现状
1.1.1 CO2排放引发的环境问题
1.1.2 CO2的捕集、利用和封存
1.2 甲醇的生产利用研发现状
1.2.1 甲醇的生产
1.2.2 甲醇利用现状
1.2.3 CO2加氢制甲醇的研究进展
1.3 铜基催化剂用于CO2加氢制甲醇的研究进展
1.3.1 制备方法
1.3.2 载体与助剂
1.3.3 活性位的观点
1.3.4 反应机理
1.3.5 文献反应性能数据
1.4 本文主要研究思路
2 实验部分
2.1 实验器材、原料及试剂
2.1.1 实验器材
2.1.2 实验原料气
2.1.3 实验试剂
2.2 催化剂的制备
2.2.1 柠檬酸辅助制备过程
2.2.2 共沉淀法
2.3 催化剂的活性评价
2.3.1 评价装置
2.3.2 性能评价方法
2.3.3 产物分析
2.4 催化剂的表征
2.4.1 热失重分析(TG)
2.4.2 N2物理吸附
2.4.3 X-射线衍射分析(XRD)
2.4.4 电感耦合等离子体发射光谱仪(ICP-OES)
2.4.5 扫描电镜检测(SEM)
2.4.6 透射电镜检测(TEM&EDX)
2.4.7 程序升温还原(H2-TPR)
2.4.8 程序升温脱附(CO2-TPD和H2-TPD)
2.4.9 X-射线光电子能谱分析(XPS)
3 柠檬酸辅助制备CuO-ZnO-ZrO2催化剂的研究
3.1 引言
3.2 柠檬酸用量对催化剂结构和性能的影响
3.2.1 催化剂的制备、表征及性能评价
3.2.2 前驱体性质
3.2.3 催化剂的活性与选择性
3.2.4 催化剂的物化性质与结构
3.2.5 讨论
3.3 陈化温度对催化剂结构及性能的影响
3.3.1 催化剂制备、表征及性能评价
3.3.2 催化剂物化性质与结构
3.3.3 催化剂CO2加氢制甲醇的性能
3.3.4 讨论
3.4 湿凝胶脱水方式对催化剂结构及性能的影响
3.4.1 催化剂制备、表征及性能评价
3.4.2 催化剂的催化性能
3.4.3 催化剂的性质与织构
3.4.4 讨论
3.5 柠檬酸辅助法与传统共沉淀法的比较
3.5.1 催化剂的制备、表征及活性评价
3.5.2 催化剂的表征结果
3.5.3 催化性能
3.5.4 讨论
3.6 本章小结
4 CuO-ZnO-ZrO2催化剂的预处理及反应条件优化
4.1 引言
4.2 焙烧温度对催化剂结构和性能的影响
4.2.1 催化剂的制备、表征及性能评价
4.2.2 催化剂的表征结果
4.2.3 催化剂的性能
4.2.4 讨论
4.3 预还原条件对催化剂结构和性能的影响
4.3.1 催化剂的制备、性能评价及表征
4.3.2 催化剂的催化性能
4.3.3 催化剂的结构
4.3.4 预还原条件对催化剂的H2吸附性能的影响
4.3.5 预还原条件对催化剂的CO2吸附性能的影响
4.3.6 讨论
4.4 反应条件对催化活性的影响
4.4.1 CO2加氢热力学分析
4.4.2 反应温度的影响
4.4.3 反应压力的影响
4.4.4 H2/CO2的影响
4.4.5 与文献中催化性能的比较
4.5 本章小结
5 CuO-ZnO-ZrO2催化剂组分间的相互作用与稳定性
5.1 引言
5.2 CuO/ZnO比例的优化
5.2.1 催化剂的制备、评价及表征
5.2.2 催化剂的性能
5.2.3 催化剂的物化性质
5.2.4 不同比例催化剂的形貌
5.2.5 催化剂的还原性能
5.2.6 催化剂的H2/CO2-TPD分析
5.2.7 催化剂的XPS分析
5.2.8 讨论
5.3 CuO-ZnO-ZrO2催化剂组分间的相互作用
5.3.1 催化剂的制备、表征与性能评价
5.3.2 催化剂的CO2加氢反应性能
5.3.3 催化剂的织构与物化性质
5.3.4 催化剂的还原性能
5.3.5 催化剂的CO2-TPD分析
5.3.6 催化剂的H2-TPD分析
5.3.7 催化剂上的CO2和H2吸附、活化及反应的讨论
5.3.8 催化剂的TEM检测
5.3.9 构效关系分析
5.4 CuO-ZnO-ZrO2催化剂的稳定性
5.4.1 催化剂的制备及稳定性考察
5.4.2 催化剂的稳定性
5.4.3 讨论
5.5 初期活性下降原因分析
5.5.1 催化剂的制备与表征
5.5.2 反应前后催化剂的织构与物化性质对比
5.5.3 催化剂的SEM照片
5.5.4 XPS分析
5.5.5 讨论
5.6 本章小结
6 结论与展望
6.1 结论
6.2 创新点
6.3 展望
参考文献
攻读博士学位期间科研项目及科研成果
致谢
作者简介
本文编号：3957153
【文章页数】：154 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
1 绪论
1.1 CO2的排放、回收及利用现状
1.1.1 CO2排放引发的环境问题
1.1.2 CO2的捕集、利用和封存
1.2 甲醇的生产利用研发现状
1.2.1 甲醇的生产
1.2.2 甲醇利用现状
1.2.3 CO2加氢制甲醇的研究进展
1.3 铜基催化剂用于CO2加氢制甲醇的研究进展
1.3.1 制备方法
1.3.2 载体与助剂
1.3.3 活性位的观点
1.3.4 反应机理
1.3.5 文献反应性能数据
1.4 本文主要研究思路
2 实验部分
2.1 实验器材、原料及试剂
2.1.1 实验器材
2.1.2 实验原料气
2.1.3 实验试剂
2.2 催化剂的制备
2.2.1 柠檬酸辅助制备过程
2.2.2 共沉淀法
2.3 催化剂的活性评价
2.3.1 评价装置
2.3.2 性能评价方法
2.3.3 产物分析
2.4 催化剂的表征
2.4.1 热失重分析(TG)
2.4.2 N2物理吸附
2.4.3 X-射线衍射分析(XRD)
2.4.4 电感耦合等离子体发射光谱仪(ICP-OES)
2.4.5 扫描电镜检测(SEM)
2.4.6 透射电镜检测(TEM&EDX)
2.4.7 程序升温还原(H2-TPR)
2.4.8 程序升温脱附(CO2-TPD和H2-TPD)
2.4.9 X-射线光电子能谱分析(XPS)
3 柠檬酸辅助制备CuO-ZnO-ZrO2催化剂的研究
3.1 引言
3.2 柠檬酸用量对催化剂结构和性能的影响
3.2.1 催化剂的制备、表征及性能评价
3.2.2 前驱体性质
3.2.3 催化剂的活性与选择性
3.2.4 催化剂的物化性质与结构
3.2.5 讨论
3.3 陈化温度对催化剂结构及性能的影响
3.3.1 催化剂制备、表征及性能评价
3.3.2 催化剂物化性质与结构
3.3.3 催化剂CO2加氢制甲醇的性能
3.3.4 讨论
3.4 湿凝胶脱水方式对催化剂结构及性能的影响
3.4.1 催化剂制备、表征及性能评价
3.4.2 催化剂的催化性能
3.4.3 催化剂的性质与织构
3.4.4 讨论
3.5 柠檬酸辅助法与传统共沉淀法的比较
3.5.1 催化剂的制备、表征及活性评价
3.5.2 催化剂的表征结果
3.5.3 催化性能
3.5.4 讨论
3.6 本章小结
4 CuO-ZnO-ZrO2催化剂的预处理及反应条件优化
4.1 引言
4.2 焙烧温度对催化剂结构和性能的影响
4.2.1 催化剂的制备、表征及性能评价
4.2.2 催化剂的表征结果
4.2.3 催化剂的性能
4.2.4 讨论
4.3 预还原条件对催化剂结构和性能的影响
4.3.1 催化剂的制备、性能评价及表征
4.3.2 催化剂的催化性能
4.3.3 催化剂的结构
4.3.4 预还原条件对催化剂的H2吸附性能的影响
4.3.5 预还原条件对催化剂的CO2吸附性能的影响
4.3.6 讨论
4.4 反应条件对催化活性的影响
4.4.1 CO2加氢热力学分析
4.4.2 反应温度的影响
4.4.3 反应压力的影响
4.4.4 H2/CO2的影响
4.4.5 与文献中催化性能的比较
4.5 本章小结
5 CuO-ZnO-ZrO2催化剂组分间的相互作用与稳定性
5.1 引言
5.2 CuO/ZnO比例的优化
5.2.1 催化剂的制备、评价及表征
5.2.2 催化剂的性能
5.2.3 催化剂的物化性质
5.2.4 不同比例催化剂的形貌
5.2.5 催化剂的还原性能
5.2.6 催化剂的H2/CO2-TPD分析
5.2.7 催化剂的XPS分析
5.2.8 讨论
5.3 CuO-ZnO-ZrO2催化剂组分间的相互作用
5.3.1 催化剂的制备、表征与性能评价
5.3.2 催化剂的CO2加氢反应性能
5.3.3 催化剂的织构与物化性质
5.3.4 催化剂的还原性能
5.3.5 催化剂的CO2-TPD分析
5.3.6 催化剂的H2-TPD分析
5.3.7 催化剂上的CO2和H2吸附、活化及反应的讨论
5.3.8 催化剂的TEM检测
5.3.9 构效关系分析
5.4 CuO-ZnO-ZrO2催化剂的稳定性
5.4.1 催化剂的制备及稳定性考察
5.4.2 催化剂的稳定性
5.4.3 讨论
5.5 初期活性下降原因分析
5.5.1 催化剂的制备与表征
5.5.2 反应前后催化剂的织构与物化性质对比
5.5.3 催化剂的SEM照片
5.5.4 XPS分析
5.5.5 讨论
5.6 本章小结
6 结论与展望
6.1 结论
6.2 创新点
6.3 展望
参考文献
攻读博士学位期间科研项目及科研成果
致谢
作者简介
本文编号：3957153
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