納米鋯基金屬氧化物催化劑催化氧化乙醇性能研究.pdf

1、采用溶膠凝膠法制備了Zr(OH)4凝膠，凝膠通過乙醇進行醇化處理，得到ZrO2納米載體。分別通過ZrO2負載、Zr(OH)4負載和共沉淀三種方法，制備出擔載NiO、Co2O3、Cr2O3、CuO、Ce2O3、Fe2O3、Mo2O3等系列鋯基金屬氧化物催化劑。通過IR、BET、XRD、TEM、SEM等分析測試手段研究比較了擔載不同金屬氧化物對催化劑結構及反應活性的影響。IR結果說明，隨著焙燒溫度的升高，ZrO2有一個逐步晶化的過程，350

2、℃焙燒后，開始形成固定頻率的Zr-O鍵，進一步升高焙燒溫度，Zr-O鍵會趨于均勻和一致。XRD分析說明，550℃焙燒催化劑載體，ZrO2已基本完全呈單斜相，而共沉淀型CuO·ZrO2催化劑中在700℃焙燒后才能完成從四方向單斜晶型的轉變，說明金屬改性后催化劑會延遲晶型由四方型向單斜型的轉變，這一結果與DSC分析一致，而且這一延遲現(xiàn)象在共沉淀型催化劑中比負載型催化劑更為明顯。系列共沉淀型CuO·ZrO2催化劑中，金屬組分含量對催化劑的晶型

3、和顆粒大小均有影響，在Cu質量含量從2％-10％的變化范圍內，催化劑的單斜晶型所占比例和顆粒大小呈現(xiàn)出先減少后增加的變化規(guī)律，在銅含量為6％時達到最值。TEM和SEM表明，鋯基金屬氧化物催化劑是納米尺寸粒子，活性組分Cu、Fe均勻分布在催化劑CuO/ZrO2和Fe2O3/ZrO2上，沒有形成大的金屬氧化物顆粒，催化劑表面具有不平整的表面型貌。BET分析發(fā)現(xiàn)金屬含量相同時，共沉淀型催化劑CuO·ZrO2的比表面積和孔體積均要高于摻雜型催化

4、劑CuO-ZrO2和負載型催化劑CuO/ZrO2，系列共沉淀型CuO·ZrO2催化劑中，6％CuO·ZrO2催化劑比表面積最大。DG分析顯示，共沉淀型催化劑CuO·ZrO2，F(xiàn)e2O3·ZrO2中，金屬氧化物與Zr(OH)4間存在著復雜的相互作用；高溫焙燒催化劑，會發(fā)生金屬氧化物的脫氧現(xiàn)象，引發(fā)了金屬的變價現(xiàn)象。 采用負載法制備了一系列納米ZrO2和Zr(OH)4上擔載不同金屬的催化劑，通過XRD、TEM、SEM等技術對催化劑進

5、行了表征，并以微反—色譜裝置上乙醇的催化氧化合成乙醛為探針反應，考察了催化劑的催化氧化性能。同時考察了活性組分、反應溫度、空氣流量以及催化劑助劑等因素對催化反應活性的影響。實驗表明，260℃、空氣流速為30ml/min的反應條件下，在Mo質量分數為2％的Mo2O3-ZrO2催化劑的作用下乙醇轉化率可達到97.3％，乙醛選擇性為99.5％；220℃、空氣流速為30ml/min的反應條件下，在Cu、Cr質量分數各為1％的復合金屬氧化物催化劑

6、CuO-Cr2O3-ZrO2上乙醇轉化率為83.0％，乙醛選擇性為93.0％。此外，活性組分Ce的加入，可以防止積碳的發(fā)生，所以常被用作催化劑助劑。 采用共沉淀法制備了一系列納米CuO·ZrO2的催化劑，通過XRD、TEM、SEM等技術對催化劑進行了表征，以微反—色譜裝置上乙醇的催化氧化合成乙酸乙酯為探針反應，考察了催化劑的催化氧化性能。實驗考察了反應溫度、空氣流速、催化劑焙燒溫度、活性組分含量以及不同制備方法對催化劑催化性能的