微反应器中水层对共沉淀过程的影响
发布时间：2021-12-01 20:27
铜锌催化剂常用于合成气制甲醇反应以及低温水煤气变换反应,其在工业上具有十分广泛的运用。Cu2+、Zn2+的共沉淀过程是一个极快速的反应过程,扩散传递过程在其中起着至关重要的影响。论文设计了一种特殊的叉形微反应器,通过在中间通道引入水层的方式来研究传递过程对反应过程和沉淀物均匀性的影响。在此基础上,更深入认识铜锌催化剂的结构形成机制,探索高活性催化剂的新型制备途径。论文首先研究了微反应器中各因素对传统zincian-malachite路径的影响。分别在20℃和70℃条件下控制不同水层厚度制备铜锌共沉淀物,利用各类表征手段全面研究了铜锌催化剂结构演变过程中沉淀物均匀性、前驱体中锌含量、热分解温度以及氧化物还原温度等特性的演变关系。结果显示沉淀物越均匀,对应的前驱体中锌含量越高,最终制得的锌孔雀石催化剂结构中铜锌组分作用力就越强,催化活性就越高,证明了沉淀物的均匀性在制备高活性锌孔雀石催化剂过程中的重要性。随后,对zinciangeorgeite路径进行了探究,在20℃和70℃沉淀温度下均制备了铜锌分布均匀的zincian georgeite物相。沉淀物的热分解特性显示沉淀物越均匀,其铜锌相...
【文章来源】：浙江大学浙江省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：101 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图１．１?Ｃｕ基催化剂的应用？??Ｆｉｕｒｅ?１．１?Ａｌｉｃａｔｉｏｎｓ?ｏｆ?Ｃｕ－ｂａｓｅｄ?ｎａｎｏｃａｔａｌｓｔｓ??
浙江大学硕士学位论文?第一章绪论??ｍｍ??图１．２锌孔雀石的扫描电镜图谱??Ｆｉｇｕｒｅ?１．２?ＳＥＭ?ｏｆ?Ｚｉｎｃｉａｎ?Ｍａｌａｃｈｉｔｅ??１．１．２铜锰催化剂??纳米铜锰复合氧化物催化剂是一类新型高活性无机材料［５３］。其在ＶＯＣｓ催??化燃烧降解，Ｃ０催化氧化物以及烃类合成方面具有重要的应用［５４＃］。以ＶＯＣｓ催??化氧化为例，传统的贵金属催化剂例如铂，钯，钌等［６２？＾尽管在低温下具有优良??的活性，但由于其价格昂贵，且易发生催化中毒等现象［５９］限制了其更进一步的实??际应用。而Ｃｕ与Ｍｎ作为一类廉价的过渡金属，由于其良好的热稳定性，耐毒??性以及较高的催化活性等优点引起了广泛的关注［６５＿７（）］。与单独的Ｃｕ氧化物与Ｍｎ??氧化物相比，铜锰复合氧化物由于其组分间的相互作用，会在组分间形成氧化还??原循环Ｃｕ２＋＋Ｍｎ３＋＝Ｃｕ＋＋Ｍｎ４＋，从而使得电子会在铜猛晶格间进行传递，有利??于有机物的催化氧化。而铜锰复合氧化物在不同的铜锰比之下会形成不同的复合??氧化物种类，其对ＶＯＣｓ的催化效果也不尽相同。研究表明，当铜锰复合氧化物??中铜锰比为１：?２时，通过调节其焙烧温度［６５，７１］，使其处于无定形态与结晶态的??过渡阶段时会其形成Ｃｍ．５Ｍｍ．５Ｏ４复合氧化物，该结构拥有更高的催化活性，因??为其无定形结构会拥有更多的氧空穴，这些氧空穴会为氧气提供吸附位点，这些??吸附位点具有很好的氧化性能［５８］，同时在该焙烧温度下形成的复合氧化物表面具??有更少的Ｃｕ＋以及Ｍｎ４＋，可以促进表面氧化还原的发生。已有的研究对Ｍｎ为主??导的复合氧化物催化剂已经有了较为成熟的结论，工业上常用的霍加拉特催化
浙江大学硕士学位论文?第一章绪论??类铜锰催化剂却少有报道，制备元素分布均勻的Ｃｕ－Ｍｎ孔雀石并以此作为前驱??体制备催化剂值得进一步的研究。??图１．３霍加拉特工业催化剂??Ｆｉｇｕｒｅ?１．３?Ｈｏｐｃａｌｉｔｅ?ｉｎｄｕｓｔｒｉａｌ?ｃａｔａｌｙｓｔ??１．１．３铜镍催化剂??Ｃｕ－Ｎｉ催化刻同样具有良好的ＣＯ氧化性能ＲｌＢｅｈｒｅｎｓ等［７８１利用恒定ｐＨ??共沉淀法制备了一系列高活性双金属催化剂，证明共沉淀法在该类催化剂的合成??方面具有良好的适用性。Ｋｌａｕｓ等［７９］在此基础上研究了?Ｎｉ进入量对Ｃｕ－Ｎｉ催化??剂结构与性能的影响。结果显示，随着Ｎｉ含量的变化，前驱体中会形成不同的??物相。当Ｎｉ含量＜１０％时，前驱体会形成单一的孔雀石晶相，多余的Ｎｉ会形成??Ｎｉ（ＯＨ）。图１．４为不同Ｎｉ含量下前驱体的ＳＥＭ图。??■魏??图１．４不同Ｎｉ含量下孔雀石的ＳＥＭ图（ａ）?ｌＯＯＣｕ，?（ｂ）９８Ｃｕ，?（ｃ）９６Ｃｕ，??（ｄ）９０Ｃｕ，?（ｅ）８０Ｃｕ??Ｆｉｇｕｒｅ?１．４?ＳＥＭ?ｉｍａｇｅｓ?ｏｆ?ｐｕｒｅ?ａｎｄ?Ｎｉ－ｓｕｂｓｔｉｔｕｔｅｄ?ｍａｌａｃｈｉｔｅ?ａｔ?ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ?Ｎｉ??ｃｏｎｔｅｎｔ?（ａ）?１００?Ｃｕ，?（ｂ）?９８?Ｃｕ，?（ｃ）?９６?Ｃｕ，?（ｄ）?９０?Ｃｕ，?（ｅ）?８０?Ｃｕ??可以看到，隨着Ｎｉ含量的增加，前驱体的颗粒尺寸会逐渐减小，并且当Ｎｉ??含量彡４％，前驱体中会形成针状的形貌。而当Ｎｉ含量＞１０％，在图中可以看到另??４??
【参考文献】：
期刊论文
[1]微反应器中超声对Cu-ZnO催化剂制备过程的影响[J]. 陈帅帅,陈鑫超,凌晨,蒋新. 高校化学工程学报. 2019(05)
[2]同晶取代法制备Cu-Ni双金属催化剂及其催化CO加氢合成乙醇性能[J]. 郑华艳,章敏,付华,张华成,李忠. 燃料化学学报. 2019(01)
[3]微反应器中水层对Cu-Zn共沉淀过程的影响[J]. 陈鑫超,凌晨,蒋新,陈帅帅,卢建刚. 化工学报. 2018(10)
[4]负载型纳米金催化剂的研究进展[J]. 李霖,曾利辉,高武,杨乔森,金晓东. 工业催化. 2017(12)
[5]微反应器中的混合对Cu-ZnO催化剂微结构形成过程的影响[J]. 凌晨,蒋新,汪志勇,秦湘飞,卢建刚. 化工学报. 2018(02)
[6]铜锰复合氧化物催化剂上甲苯的催化燃烧[J]. 顾欧昀,廖永涛,陈锐杰,贾璐,龟山秀雄,林益,周吕,马华,郭燏. 化工学报. 2016(07)
[7]微通道反应过程对铜锌催化剂微结构的影响[J]. 陈玉萍,蒋新,卢建刚. 化工学报. 2015(10)
[8]铜锰氧化物催化剂制备方法研究进展[J]. 郭薇,张华. 工业催化. 2012(12)
[9]微化工过程中的传递现象[J]. 陈光文,赵玉潮,乐军,董正亚,曹海山,袁权. 化工学报. 2013(01)
[10]沉淀及老化温度对浆态床合成甲醇CuO/ZnO/Al2O3催化剂活性及稳定性的影响[J]. 李忠,张小兵,郭启海,刘岩,郑华艳. 燃料化学学报. 2012(05)
本文编号：3527006
【文章来源】：浙江大学浙江省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：101 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图１．１?Ｃｕ基催化剂的应用？??Ｆｉｕｒｅ?１．１?Ａｌｉｃａｔｉｏｎｓ?ｏｆ?Ｃｕ－ｂａｓｅｄ?ｎａｎｏｃａｔａｌｓｔｓ??
浙江大学硕士学位论文?第一章绪论??ｍｍ??图１．２锌孔雀石的扫描电镜图谱??Ｆｉｇｕｒｅ?１．２?ＳＥＭ?ｏｆ?Ｚｉｎｃｉａｎ?Ｍａｌａｃｈｉｔｅ??１．１．２铜锰催化剂??纳米铜锰复合氧化物催化剂是一类新型高活性无机材料［５３］。其在ＶＯＣｓ催??化燃烧降解，Ｃ０催化氧化物以及烃类合成方面具有重要的应用［５４＃］。以ＶＯＣｓ催??化氧化为例，传统的贵金属催化剂例如铂，钯，钌等［６２？＾尽管在低温下具有优良??的活性，但由于其价格昂贵，且易发生催化中毒等现象［５９］限制了其更进一步的实??际应用。而Ｃｕ与Ｍｎ作为一类廉价的过渡金属，由于其良好的热稳定性，耐毒??性以及较高的催化活性等优点引起了广泛的关注［６５＿７（）］。与单独的Ｃｕ氧化物与Ｍｎ??氧化物相比，铜锰复合氧化物由于其组分间的相互作用，会在组分间形成氧化还??原循环Ｃｕ２＋＋Ｍｎ３＋＝Ｃｕ＋＋Ｍｎ４＋，从而使得电子会在铜猛晶格间进行传递，有利??于有机物的催化氧化。而铜锰复合氧化物在不同的铜锰比之下会形成不同的复合??氧化物种类，其对ＶＯＣｓ的催化效果也不尽相同。研究表明，当铜锰复合氧化物??中铜锰比为１：?２时，通过调节其焙烧温度［６５，７１］，使其处于无定形态与结晶态的??过渡阶段时会其形成Ｃｍ．５Ｍｍ．５Ｏ４复合氧化物，该结构拥有更高的催化活性，因??为其无定形结构会拥有更多的氧空穴，这些氧空穴会为氧气提供吸附位点，这些??吸附位点具有很好的氧化性能［５８］，同时在该焙烧温度下形成的复合氧化物表面具??有更少的Ｃｕ＋以及Ｍｎ４＋，可以促进表面氧化还原的发生。已有的研究对Ｍｎ为主??导的复合氧化物催化剂已经有了较为成熟的结论，工业上常用的霍加拉特催化
浙江大学硕士学位论文?第一章绪论??类铜锰催化剂却少有报道，制备元素分布均勻的Ｃｕ－Ｍｎ孔雀石并以此作为前驱??体制备催化剂值得进一步的研究。??图１．３霍加拉特工业催化剂??Ｆｉｇｕｒｅ?１．３?Ｈｏｐｃａｌｉｔｅ?ｉｎｄｕｓｔｒｉａｌ?ｃａｔａｌｙｓｔ??１．１．３铜镍催化剂??Ｃｕ－Ｎｉ催化刻同样具有良好的ＣＯ氧化性能ＲｌＢｅｈｒｅｎｓ等［７８１利用恒定ｐＨ??共沉淀法制备了一系列高活性双金属催化剂，证明共沉淀法在该类催化剂的合成??方面具有良好的适用性。Ｋｌａｕｓ等［７９］在此基础上研究了?Ｎｉ进入量对Ｃｕ－Ｎｉ催化??剂结构与性能的影响。结果显示，随着Ｎｉ含量的变化，前驱体中会形成不同的??物相。当Ｎｉ含量＜１０％时，前驱体会形成单一的孔雀石晶相，多余的Ｎｉ会形成??Ｎｉ（ＯＨ）。图１．４为不同Ｎｉ含量下前驱体的ＳＥＭ图。??■魏??图１．４不同Ｎｉ含量下孔雀石的ＳＥＭ图（ａ）?ｌＯＯＣｕ，?（ｂ）９８Ｃｕ，?（ｃ）９６Ｃｕ，??（ｄ）９０Ｃｕ，?（ｅ）８０Ｃｕ??Ｆｉｇｕｒｅ?１．４?ＳＥＭ?ｉｍａｇｅｓ?ｏｆ?ｐｕｒｅ?ａｎｄ?Ｎｉ－ｓｕｂｓｔｉｔｕｔｅｄ?ｍａｌａｃｈｉｔｅ?ａｔ?ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ?Ｎｉ??ｃｏｎｔｅｎｔ?（ａ）?１００?Ｃｕ，?（ｂ）?９８?Ｃｕ，?（ｃ）?９６?Ｃｕ，?（ｄ）?９０?Ｃｕ，?（ｅ）?８０?Ｃｕ??可以看到，隨着Ｎｉ含量的增加，前驱体的颗粒尺寸会逐渐减小，并且当Ｎｉ??含量彡４％，前驱体中会形成针状的形貌。而当Ｎｉ含量＞１０％，在图中可以看到另??４??
【参考文献】：
期刊论文
[1]微反应器中超声对Cu-ZnO催化剂制备过程的影响[J]. 陈帅帅,陈鑫超,凌晨,蒋新. 高校化学工程学报. 2019(05)
[2]同晶取代法制备Cu-Ni双金属催化剂及其催化CO加氢合成乙醇性能[J]. 郑华艳,章敏,付华,张华成,李忠. 燃料化学学报. 2019(01)
[3]微反应器中水层对Cu-Zn共沉淀过程的影响[J]. 陈鑫超,凌晨,蒋新,陈帅帅,卢建刚. 化工学报. 2018(10)
[4]负载型纳米金催化剂的研究进展[J]. 李霖,曾利辉,高武,杨乔森,金晓东. 工业催化. 2017(12)
[5]微反应器中的混合对Cu-ZnO催化剂微结构形成过程的影响[J]. 凌晨,蒋新,汪志勇,秦湘飞,卢建刚. 化工学报. 2018(02)
[6]铜锰复合氧化物催化剂上甲苯的催化燃烧[J]. 顾欧昀,廖永涛,陈锐杰,贾璐,龟山秀雄,林益,周吕,马华,郭燏. 化工学报. 2016(07)
[7]微通道反应过程对铜锌催化剂微结构的影响[J]. 陈玉萍,蒋新,卢建刚. 化工学报. 2015(10)
[8]铜锰氧化物催化剂制备方法研究进展[J]. 郭薇,张华. 工业催化. 2012(12)
[9]微化工过程中的传递现象[J]. 陈光文,赵玉潮,乐军,董正亚,曹海山,袁权. 化工学报. 2013(01)
[10]沉淀及老化温度对浆态床合成甲醇CuO/ZnO/Al2O3催化剂活性及稳定性的影响[J]. 李忠,张小兵,郭启海,刘岩,郑华艳. 燃料化学学报. 2012(05)
本文编号：3527006
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