銅基催化劑的制備與表征及其催化纖維素加氫性能的研究.pdf

1、纖維素是最豐富的生物質(zhì)資源之一,纖維素的轉(zhuǎn)化主要集中在酸水解和貴金屬催化加氫,但酸水解容易產(chǎn)生環(huán)境問題,貴金屬價格昂貴。因此尋找廉價的非貴金屬催化劑綠色轉(zhuǎn)化纖維素成為研究重點。過渡金屬銅基催化劑是一種廉價的加氫催化劑,但其用于催化纖維素加氫反應方面鮮見報道。本論文以纖維素為原料,使用Cu基催化劑進行催化加氫反應,采用環(huán)境友好的方式轉(zhuǎn)化纖維素。
　　 本課題以碳酸鈉為沉淀劑,采用共沉淀法制備了Cu體系和Ni體系多元氧化物催化劑,采

2、用化學吸附水解法制備了堿土金屬氧化物負載CuO催化劑。著重研究了具有不同陰離子的鈰鹽(Ce(SO4)2、Ce(NO3)3)、CuO摩爾含量和Zn／Ce比例對CuO／ZnO／CeO2催化劑產(chǎn)物的影響。通過XRD、SEM、BET、TG、XPS、EDX以及TPR等表征手段分析了催化劑的物理結(jié)構(gòu)、化學結(jié)構(gòu)及還原性能,通過纖維素加氫反應對催化劑進行了活性評價,采用HPLC、ESI-MS和FT-IR等表征手段對加氫反應的液態(tài)產(chǎn)物進行了表征,研究了催

3、化劑類型和反應條件對纖維素轉(zhuǎn)化率和加氫產(chǎn)物產(chǎn)率的影響。
　　 實驗表明,經(jīng)共沉淀法制備的CuO／ZnO／Ce02催化劑前軀體為非晶態(tài),煅燒后的物相主要是CuO,ZnO和CeO2,從TEM表征可以看出催化劑均為類球形,加入ZnO后,顆粒尺寸在10nm左右,ZnO和CeO2能促進CuO的分散,降低催化劑的還原溫度。鈰源的種類影響催化劑的物理結(jié)構(gòu)和化學結(jié)構(gòu),采用硝酸鈰為鈰源時,催化劑比表面積為42.08m2·g-1～80.48 m2·

4、g-1,催化劑失重率為26％～29％,還原溫度在250℃以下。采用硫酸鈰為鈰源,催化劑比表面積為7 m2·gq-1～28 m2·g-1,催化劑失重率為13％～24％,還原溫度在250℃以上。
　　 纖維素加氫反應中,催化劑種類、反應時間和反應溫度均對纖維素轉(zhuǎn)化率和產(chǎn)物產(chǎn)率造成影響。使用CZA1361、CZCS361、CMg-01和CSr-01作為催化劑時,6MPa H2,250℃反應120min,纖維素轉(zhuǎn)化率可達100％。使用C