21619.cutio2催化劑的制備、表征及其光催化甲醇制甲酸甲酯性能研究

1、學(xué)校代碼：10126分類號：論文題目學(xué)號：31207077編號：Cu／Ti02催化劑的制備、表征及其光催化甲醇制甲酸甲酯性能研究學(xué)院：化學(xué)化工學(xué)院專業(yè)：應(yīng)用化學(xué)研究方向：光催化合成姓名：劉潔指導(dǎo)教師：楊緒壯教授2015年5月4日內(nèi)蒙古大學(xué)碩士畢業(yè)論文Cu／Ti02催化劑的制備、表征及其光催化甲醇制甲酸甲酯性能研究摘要被譽為“萬能中間體”的甲酸甲酯，是一種重要的化工原料，可以甲醇為原料生產(chǎn)。近年來，由于國內(nèi)甲醇產(chǎn)能的嚴(yán)重過剩，因此將甲醇轉(zhuǎn)

2、化為甲酸甲酯具有重要的現(xiàn)實意義，成為了化學(xué)領(lǐng)域新的研究熱點。本研究通過金屬溶膠法制備了三種不同催化劑(AgNi／Ti02、AgCuO／Ti02、C傭02)，分別對其進行表征及活性測試，篩選出性能良好的催化劑Cu／Ti02。制備一系列不同摩爾比的Cu／Ti02催化劑；采用X射線衍射(XIm)、H2程序升溫還原(TPR)、紫外可見漫反射光譜(UVⅥsDRS)、透射電鏡(TEM)、X射線光電子能譜儀(XPS)、能量色散X射線光譜(EDS)對催

3、化劑進行表征；在紫外光照射、低溫(250C一5。C)范圍內(nèi)及氣相條件下考察其對光催化部分氧化甲醇制備甲酸甲酯的催化性能。進而對該反應(yīng)的機理做了初步的探索與討論。主要研究內(nèi)容及結(jié)果如下所示：1、三種催化劑的表征結(jié)果表明：Cu／Ti02催化劑中的銅物種在制備過程中完全氧化為氧化銅，顆粒均勻，粒徑小，平均粒徑為45nm，分散良好，沒有出現(xiàn)團聚現(xiàn)象。在原料氣為1％甲醇05％氧氣985％氮氣(體積比)時，低溫150C_450C范圍內(nèi)，考察催化劑A

4、gNi／Ti02、AgCuO／T102、Cu／Ti02的光催化甲醇制甲酸甲酯反應(yīng)性能，發(fā)現(xiàn)在這三種催化劑中，Cu／Ti02的催化活性最好。制備一系列不同銅負(fù)載量的Cu／Ti02催化劑，對其進行形貌、結(jié)構(gòu)、金屬含量、金屬價態(tài)分析等。在原料氣中甲醇的體積分?jǐn)?shù)為3％，氧氣為15％時，考察其光催化甲醇轉(zhuǎn)甲酸甲酯的活性，發(fā)現(xiàn)當(dāng)銅的負(fù)載量為7％時，催化活性最好，在45。C下，甲酸甲酯的生成速率可達(dá)564mmol／g／h。2、通過HRTEM、XPS、

5、UVvisible和H2TPR觀察反應(yīng)前后及反應(yīng)中的負(fù)載量為7％的Cu／Ti02樣品中銅物種的形貌、金屬價態(tài)、吸收峰的波長、耗氫峰的位置，發(fā)現(xiàn)制備好的催化劑中負(fù)載銅以氧化銅形態(tài)存在，反應(yīng)過程中在紫外光的照射下，氧化銅被還原為金屬銅，反應(yīng)后在空氣中放置一周后，催化劑中銅物種又被氧化為氧化銅及氧化亞銅。3、考察了氧分壓、甲醇分壓、光強度、溫度對甲醇的轉(zhuǎn)化率和甲酸甲酯的選擇性的影響。發(fā)現(xiàn)反應(yīng)過程中甲醇分壓不宜過高，以小于3％為宜；氧分壓對甲醇