二氧化碳催化加氢制备乙醇的研究

发布时间：2021-10-17 04:18

　　二氧化碳加氢制乙醇反应,对于提高CO2转化和利用率具有重要的意义,然而该过程受限于催化剂结构和反应效率问题,乙醇的选择性较低。CO2加氢制乙醇需催化剂具备双活性位点来同时完成CO2、H2分子的活化以及C-C键的生成反应。本文构建了铜与碳化钼负载在HZSM-5分子筛的复合催化剂,并将其应用于CO2加氢制备乙醇的催化反应中,着重研究了催化剂组成、结构对反应活性的影响。具体研究内容如下:（1）采用程序升温碳化法成功制备出高度分散的M-Mo2C/HZSM-5催化剂,详细考察了不同金属种类（M=Cu、Fe、Co、Ni）、含量、载体的硅铝比以及反应条件对Mo2C/HZSM-5催化二氧化碳加氢制备乙醇反应活性的影响,并对催化剂进行了稳定性测试。结果表明2Cu-10Mo₂C/HZSM-5（Si:Al=130）催化剂表现出优异的催化性能,在反应温度T=210 oC,反应压力P=3.0 MPa,空速为6000h-1的条件下,CO2转化率为25.6%,乙醇选择性为73.3%。在反应90 h后,催化剂的催化性能没有明显的变化,说明2Cu-10Mo2C/HZSM-5催化剂在CO2催化加氢制... 

【文章来源】：浙江师范大学浙江省

【文章页数】：83 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

各类温室气体排放源详细图（图源自百度）

第一章绪论2C2+碳氢化合物，尤其是辛烷值较高的乙醇愈来愈引起大家的研究兴趣20,21。如图1-2所示为碳循环具体流程。图1-2碳平衡示意图11.2CO的活化CO分子是拥有16个电子的直线型对称分子，其C=O键为1.16、O-C-O夹角180o，键能约为750kJ/mol，CO2分子中C的两个sp杂化轨道分别与两个O原子生成两个σ键，需要酸碱共同活化CO2分子。CO2转化在低温下受动力学限制，高温下受热力学限制，需寻求动力学和热力学的平衡温度点，因此CO2分子的活化和转化难度大，且CO2加氢的热力学稳定产物是CH4，目标产物选择性差。从二氧化碳的电子结构和配位化学两方面分析。图1-3CO2电子结构示意图（图源自百度）1.2.1CO2电子结构首先从电子结构分析，基态CO2分子是6个价电子的线性对称型分子，CO2分子的分子轨道能级描述如图1-4所示22。电子结构可分为以下三点：

第一章绪论4图1-5CO2分子与单一金属配位形式23,24如上所示，CO2具有多个反应位点：碳原子是亲电的路易斯酸中心，而氧原子则充当弱亲核的路易斯碱，在基态下二氧化碳具有两个等效的C-O键，它们均可以与过渡金属中心配位。（1）M-C键的配合物I被称为金属羧酸盐，富电子的金属中心通过从金属中心到碳原子的电子转移形成；（2）一个氧原子与金属中心之间的相互作用较弱，通常II吸附形式不太合理；（3）配合物III通常更加稳定，因为CO2充当带有两个氧原子的双齿配体，电子从氧原子到过渡金属的转移更倾向于缺电子的金属中心；（4）两个氧的电子转移处理的组合提供了三元金属环配合物IV；（5）C-O双键与中心金属的配位，p-配合物V以相似的原子空间排列形成。1.3CO利用途径和现状CO2的利用途径分为物理和化学应用，物理应用：CO2灭火器，进行人工降雨的干冰及添加剂用于碳酸饮料等。然而该类方法并不能从根本上解决问题。近年来科学研究者对CO2在化学方面的应用产生了浓厚的兴趣，如CO2催化转化为高附加值化学品，其中催化转化的产物主要有CO、CH4、低碳醇和C2+烃类25,26。图1-6CO2催化转化的主要产物的焓变及吉布斯自由能的变化趋势（标准状况，T=298K）

【参考文献】：
期刊论文
[1]Co/La-Ga-O复合氧化物用于催化二氧化碳加氢制乙醇[J]. 郑晋楠,安康,王嘉明,李晶,刘源.  燃料化学学报. 2019(06)



本文编号：3441098