CuO-ZnO-ZrO 2 /HZSM-5双功能催化剂催化二氧化碳加氢性能研究
发布时间：2021-01-07 20:54
以CO2为主的温室气体排放日趋成为全球关注的焦点,研究表明,仅对温室效应而言,CO2的贡献率超过50%,高于其他所有温室气体的总和。可以预见,愈发严重的温室效应将会使整个地球的生态以及自然界的碳循环平衡遭受毁灭性的破坏。因此,从长远发展的大局出发,转换经济发展模式、减少CO2的排放势在必行。同时,CO2廉价易得、储量丰富的特点也让许多学者开始尝试将其转化成清洁高效的能源产品。利用CO2加氢制备二甲醚（DME）既能解决二氧化碳排放量过大引起的环境问题,又可以在一定程度上缓解能源紧缺的问题。本文首先系统地探究了复合双功能催化剂的制备条件包括沉淀剂、铜锌比、沉淀温度、焙烧温度、加氢组分（CuO-ZnO-ZrO2）与脱水组分（HZSM-5）的质量配比以及超声处理对其物化性质和催化活性的影响,并利用XRD、H2-TPR、BET、NH3-TPD等表征技术对双功能催化剂进行表征。结果表明:在一定的反应条件下,采用无水碳酸钠作为沉淀剂、Cu/Zn=5:4、沉淀温度为70℃...
【文章来源】：湘潭大学湖南省
【文章页数】：66 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
甲醇气相脱水流程图
图 2.2 复合双功能催化剂的制备过程简图Fig 2.2 Diagram for the preparation of composite bifunctional catalyst2.2.2.1 不同沉淀剂的复合双功能催化剂的制备将 2.2.1 步骤中的沉淀剂无水碳酸钠换成一定质量的碳酸氢钠、碳酸铵、草酸，采用草酸作沉淀剂时，乙醇作为溶剂，滴定终点为 pH=4，其他流程参照图 2.1、图 2.2。制得的催化剂标记为：CZZH-Na2CO3、CZZH-NaHCO3、CZZH-(NH4)2CO3、CZZH-C2H2O4。2.2.2.2 不同 Cu/Zn 比的复合双功能催化剂的制备准确称量 Cu、Zn、Zr 三种金属的硝酸盐固体颗粒溶解在一定体积的去离子水中配制成总体积 100ml 浓度为 1mol/l 的三组 M 溶液，Cu/Zn/Zr 摩尔比分别为 6:3:1、5:4:1、4.5:4.5:1，其他流程参照图 2.1、图 2.2。制得的催化剂标记为：CZZH-6:3:1、CZZH-5:4:1、CZZH-4.5:4.5:1。
.4 催化剂的活性测试反应二氧化碳加氢合成 DME 的活性评价测试反应是在高压固定床微型反应(北京昆仑永泰责任有限公司)上进行的，详细的实验装置图见 2.3。反应的钢管长 300mm，管内径 10mm。在不锈钢管中央填入准确称量的 1g备用催，钢管的两端使用石英砂充填固定并确保催化剂位于中央恒温区，采用 N试漏。采用流速为 10ml/min 的氢气作还原气对双功能催化剂进行还原，固反应装置按 10℃/min 匀速升温到 300℃并恒温 6h。完成还原反应后须待仪置自然冷却降温，然后关闭还原气并切换至 CO2和 H2体积比为 1:3 的高纯 合 反 应 气 ， 在 反 应 温 度 为 220~300 ℃ ， 压 力 为 2~4.0Mpa ， 空 速00~4800ml gcat-1·h-1的条件下进行活性评价反应，反应过程中保持保温箱和温度 150℃防止生成的产物冷凝。反应稳定 3h 后，将静音无油空压机、气谱仪（GC-9790II，浙江福立仪器有限公司）开启，空压机驱动完成在线自样，反应产物经过六通阀进入福立气相色谱仪进行分析，20min 进一次样 后实验结束。图 2.4 是活性评价反应的实物装置图。
【参考文献】：
期刊论文
[1]CuO-TiO2-ZrO2/HZSM-5催化CO2加氢制二甲醚[J]. 王嵩,毛东森,郭晓明,卢冠忠. 物理化学学报. 2011(11)
[2]CO2辅助老化制备的Cu/ZnO/Al2O3催化剂上CO2加氢制甲醇（英文）[J]. 王丹君,陶芙蓉,赵华华,宋焕玲,丑凌军. 催化学报. 2011(09)
[3]一步法合成二甲醚整体式催化剂的制备及反应性能研究[J]. 李超,李琢,李建青,杨成,吴晋沪. 燃料化学学报. 2011(04)
[4]Ce助剂对CuO-ZnO-Al2O3/HZSM-5在CO2加氢合成二甲醚中的性能影响[J]. 张跃,李静,严生虎,刘建武,沈介发. 化工进展. 2011(03)
[5]铜锌原子比对CuO-ZnO/Al2O3催化剂合成甲醇性能的影响[J]. 王丽丽,丁雯,刘迎伟,方维平,杨意泉. 石油化工. 2010(07)
[6]Zr对CuO/ZnO/Al2O3前驱体物相、催化剂结构及其合成甲醇性能的影响[J]. 李忠,刘岩,范辉,郑华艳. 无机化学学报. 2010(07)
[7]氧化镁改性HZSM-5分子筛的酸性及在合成气直接制二甲醚反应中的应用——镁前驱体的影响[J]. 毛东森,张斌,杨为民,卢冠忠. 高校化学工程学报. 2008(01)
[8]分子筛改性对一步法合成二甲醚的影响[J]. 许庆利,李庭琛,张素平,任铮伟,颜涌捷. 燃料化学学报. 2008(01)
[9]二氧化碳的回收利用与捕集储存[J]. 黄黎明,陈赓良. 石油与天然气化工. 2006(05)
[10]CO2加氢直接合成二甲醚催化剂的研究——沉淀方法对复合催化剂性能的影响[J]. 赵彦巧,陈吉祥,张继炎. 化学反应工程与工艺. 2006(03)
本文编号：2963226
【文章来源】：湘潭大学湖南省
【文章页数】：66 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
甲醇气相脱水流程图
图 2.2 复合双功能催化剂的制备过程简图Fig 2.2 Diagram for the preparation of composite bifunctional catalyst2.2.2.1 不同沉淀剂的复合双功能催化剂的制备将 2.2.1 步骤中的沉淀剂无水碳酸钠换成一定质量的碳酸氢钠、碳酸铵、草酸，采用草酸作沉淀剂时，乙醇作为溶剂，滴定终点为 pH=4，其他流程参照图 2.1、图 2.2。制得的催化剂标记为：CZZH-Na2CO3、CZZH-NaHCO3、CZZH-(NH4)2CO3、CZZH-C2H2O4。2.2.2.2 不同 Cu/Zn 比的复合双功能催化剂的制备准确称量 Cu、Zn、Zr 三种金属的硝酸盐固体颗粒溶解在一定体积的去离子水中配制成总体积 100ml 浓度为 1mol/l 的三组 M 溶液，Cu/Zn/Zr 摩尔比分别为 6:3:1、5:4:1、4.5:4.5:1，其他流程参照图 2.1、图 2.2。制得的催化剂标记为：CZZH-6:3:1、CZZH-5:4:1、CZZH-4.5:4.5:1。
.4 催化剂的活性测试反应二氧化碳加氢合成 DME 的活性评价测试反应是在高压固定床微型反应(北京昆仑永泰责任有限公司)上进行的，详细的实验装置图见 2.3。反应的钢管长 300mm，管内径 10mm。在不锈钢管中央填入准确称量的 1g备用催，钢管的两端使用石英砂充填固定并确保催化剂位于中央恒温区，采用 N试漏。采用流速为 10ml/min 的氢气作还原气对双功能催化剂进行还原，固反应装置按 10℃/min 匀速升温到 300℃并恒温 6h。完成还原反应后须待仪置自然冷却降温，然后关闭还原气并切换至 CO2和 H2体积比为 1:3 的高纯 合 反 应 气 ， 在 反 应 温 度 为 220~300 ℃ ， 压 力 为 2~4.0Mpa ， 空 速00~4800ml gcat-1·h-1的条件下进行活性评价反应，反应过程中保持保温箱和温度 150℃防止生成的产物冷凝。反应稳定 3h 后，将静音无油空压机、气谱仪（GC-9790II，浙江福立仪器有限公司）开启，空压机驱动完成在线自样，反应产物经过六通阀进入福立气相色谱仪进行分析，20min 进一次样 后实验结束。图 2.4 是活性评价反应的实物装置图。
【参考文献】：
期刊论文
[1]CuO-TiO2-ZrO2/HZSM-5催化CO2加氢制二甲醚[J]. 王嵩,毛东森,郭晓明,卢冠忠. 物理化学学报. 2011(11)
[2]CO2辅助老化制备的Cu/ZnO/Al2O3催化剂上CO2加氢制甲醇（英文）[J]. 王丹君,陶芙蓉,赵华华,宋焕玲,丑凌军. 催化学报. 2011(09)
[3]一步法合成二甲醚整体式催化剂的制备及反应性能研究[J]. 李超,李琢,李建青,杨成,吴晋沪. 燃料化学学报. 2011(04)
[4]Ce助剂对CuO-ZnO-Al2O3/HZSM-5在CO2加氢合成二甲醚中的性能影响[J]. 张跃,李静,严生虎,刘建武,沈介发. 化工进展. 2011(03)
[5]铜锌原子比对CuO-ZnO/Al2O3催化剂合成甲醇性能的影响[J]. 王丽丽,丁雯,刘迎伟,方维平,杨意泉. 石油化工. 2010(07)
[6]Zr对CuO/ZnO/Al2O3前驱体物相、催化剂结构及其合成甲醇性能的影响[J]. 李忠,刘岩,范辉,郑华艳. 无机化学学报. 2010(07)
[7]氧化镁改性HZSM-5分子筛的酸性及在合成气直接制二甲醚反应中的应用——镁前驱体的影响[J]. 毛东森,张斌,杨为民,卢冠忠. 高校化学工程学报. 2008(01)
[8]分子筛改性对一步法合成二甲醚的影响[J]. 许庆利,李庭琛,张素平,任铮伟,颜涌捷. 燃料化学学报. 2008(01)
[9]二氧化碳的回收利用与捕集储存[J]. 黄黎明,陈赓良. 石油与天然气化工. 2006(05)
[10]CO2加氢直接合成二甲醚催化剂的研究——沉淀方法对复合催化剂性能的影响[J]. 赵彦巧,陈吉祥,张继炎. 化学反应工程与工艺. 2006(03)
本文编号：2963226
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