混合載體負載Cu-Co基催化劑的制備及性能研究.pdf

1、本文對銅鈷基催化劑上合成氣制備低碳混合醇反應進行了研究。考察了載體的制備工藝、銅鈷元素的摩爾比例、Cu-Co/ZSM-5/Al2O3催化劑載體的混合比例以及ZSM-5的硅鋁比等因素對催化劑的結(jié)構(gòu)與性能的影響，并用低溫Ar物理吸-脫附、H2程序升溫還原(H2-TPR)、X射線衍射(XRD)、X射線光電子能譜(XPS)、高倍透射電子顯微鏡(TEM)以及CO程序升溫脫附(CO-TPD)等手段對催化劑的組成及性質(zhì)進行了深入的分析，討論了催化劑的

2、構(gòu)效關系。對優(yōu)選的Cu-Co/ZSM-5/Al2O3混合載體催化劑進行了動力學研究，優(yōu)化了反應條件等工藝參數(shù)，獲得了反應動力學相關信息，主要研究結(jié)果如下:
　　(1)對催化劑中銅鈷配比的調(diào)變，發(fā)現(xiàn)隨著催化劑中Cu含量的增加，CO轉(zhuǎn)化率先增大后減小，C2+醇的含量也先增大后減小。銅鈷比為0.4時為最佳，合成氣中CO的轉(zhuǎn)化率16.47％，反應產(chǎn)物中C2+醇類的選擇性34.25％。
　　(2)對銅鈷基催化劑制備方法的研究，發(fā)現(xiàn)Cu

3、-Co/ZSM-5/Al2O3混合型載體催化劑的催化活性要優(yōu)于單一載體催化劑、Cu-Co/ZSM-5/SiO2混合型載體催化劑以及ZSM-5@Cu-Co/Al2O3核殼型載體催化劑。
　　(3)通過對Cu-Co/ZSM-5/Al2O3混合型載體催化劑載體混合比例進行研究，結(jié)果發(fā)現(xiàn)當ZSM-5/Al2O3比例為1時，CO的轉(zhuǎn)化率與C2+醇的選擇性均達到最大值，表征結(jié)果顯示ZSM-5/Al2O3混合載體催化劑主要從載體結(jié)構(gòu)和對活性組分

4、相互作用上改變了催化反應的性能:(a)混合載體改變了載體孔道結(jié)構(gòu)，抑制了表面團聚現(xiàn)象并有效地控制力載體表面物種整體尺寸;(b)混合載體改變了表面活性物種的化學狀態(tài)。兩者共同作用促進了催化反應性能的提升。
　　(4)通過對ZSM-5不同硅鋁比的Cu-Co/Z1A1混合型載體催化劑進行研究，結(jié)果發(fā)現(xiàn)ZSM-5的Si/Al比為50時的催化反應性能最為優(yōu)越，且Si/Al比的改變對催化劑載體也主要存在兩方面的影響:(a)影響了載體的結(jié)構(gòu)，影

5、響了孔道結(jié)構(gòu)以及活性組分的分散情況;(b)載體的改變使得活性組分在載體上的化學狀態(tài)發(fā)生改變。結(jié)合載體混合比例研究結(jié)果得出，當ZSM-5的Si/Al=50的Cu-Co/Z1A1混合型載體催化劑的CO轉(zhuǎn)化率和C2+醇類選擇性分別達到21.31％和41.80％。
　　(5)通過對反應的動力學的研究，通過調(diào)變不同的空速和催化劑粒徑來消除內(nèi)外擴散對動力學的干擾。并對反應活化能和對應的H2和CO反應級數(shù)擬合，得到甲烷的表觀活化能為553.97