一氧化碳加氫合成甲醇用銅基催化劑的研究.pdf

1、甲醇是一種極其重要的化工原料，又是潛在的車用燃料和燃料電池的燃料。因此，合成甲醇的研究和探索，在國際上一直受到重視。雖然從合成氣出發(fā)合成甲醇過程早已實現(xiàn)工業(yè)化，但還存在原料合成氣單程轉化率低等問題，因此，新型高效甲醇合成催化劑的研制一直是學者們追求的目標。 本文從甲醇合成常用的CuO/ZnO/A1<,2>O<,3>催化劑出發(fā)，首先考察了不同金屬組分配比催化劑的反應性能，結果顯示，Cu/Zn/Al摩爾比值為4.5/4.5/1的催化

2、劑甲醇合成性能最優(yōu)。然后從催化劑的基本制備條件著手，通過對催化劑的焙燒溫度、還原升溫速率的考察，結合TPR、TPD和XRD等表征結果，比較系統(tǒng)地研究了催化劑制備條件對催化劑的結構及對原料氣的吸附．脫附性能的影響，發(fā)現(xiàn)當焙燒溫度不高于400℃時，催化劑具有較高的甲醇時空產率，隨焙燒溫度的升高催化劑晶粒尺寸增大，比表面降低，催化劑更難于還原，催化劑對原料氣氫氣和CO的吸附能力降低，焙燒溫度過高、還原升溫速率過快都易引起催化劑顆粒聚結，導致催

3、化劑活性下降，不利于甲醇生成。 采用等離子體技術制備CuO/ZnO/A1<,2>O<,3>催化劑，通過與常規(guī)方法制備的催化劑比較發(fā)現(xiàn)，等離子體方法可以顯著提高催化劑的活性，結合TPR、TPD、XRD及BET表征結果說明，等離子體技術制備的催化劑比表面積增大，金屬銅晶粒粒徑變小，活性組分分散度提高，活性中心數(shù)增加，等離子體方法制備的催化劑對原料氫氣的解離吸附能力增強，甲醇收率顯著提高。幾種等離子體處理氣氛中，先氮氣后氫氣氣氛制得的

4、催化劑具有最好的甲醇合成性能。 考察幾種不同催化劑后處理方式對催化性能的影響，結果發(fā)現(xiàn)，用等離子體技術代替常規(guī)焙燒和還原處理方式，催化劑活性提高了近1.5倍，在焙燒前或焙燒后進行等離子體增強處理，催化劑甲醇合成性能較常規(guī)焙燒還原催化劑略有提高。程序升溫(TPR/TPD)表征結果說明，等離子體技術可以增強催化劑載體與活性組分間作用力，提高了催化劑對原料氣的吸附強度和吸附量。催化劑的BET及XRD表征結果顯示，催化劑在焙燒前或焙燒后

5、用等離子體技術增強處理，所得催化劑晶相組成和常規(guī)焙燒催化劑相似，但催化劑顆粒增大，比表面積減小，用等離子體處理技術代替焙燒，所得催化劑比表面積增大，金屬銅晶粒粒徑變小，活性組分分散度提高，從而促進了催化劑反應活性的提高。 通過對CuO/ZnO/Al<,2>O<,3>催化劑添加鋯、鑭和鈰等金屬氧化物助劑，并比較助劑含量對催化劑性能的影響，結果發(fā)現(xiàn)，適量助劑的添加利于甲醇的生成，CeO<,2>的適宜含量為5％。結合TPR、TPD、X