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《北京化工大学》 2010年
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超重力共沉淀法制备铜基甲醇合成催化剂及其性能表征

杨晓楠  
【摘要】: 甲醇是是C1化学的基础物质,它是精细化工重要的基础原料,主要用于制造甲醛、醋酸、氯甲烷、甲氨、硫酸二甲脂等有机产品,也是农药、医药的重要原料之一。近年来,能源危机的频繁爆发,以及环境污染的加剧,使人们对于新型清洁能源的需求越来越迫切。甲醇因其自身清洁、无毒、无污染的特性,自上世纪60年代来,吸引了越来越多的目光。经过深加工后,甲醇可以作为柴油、汽油的掺烧物质,其燃烧值高,可减少尾气污染。在我国这样一个能源消耗大国,开展新型甲醇合成催化剂的研究具有广阔的应用前景和深远的意义。 目前,工业上铜基催化剂一般采用共沉淀法制备,但是传统共沉淀反应在搅拌釜中进行,由于受到设备结构等因素的限制,为了达到微观结构的均匀混合,就必须以高能耗为代价,因此不利于工业生产。此外,由于产物不能及时移出反应体系,使得反应体系中的物质生成速率不均,反应时间相差较大,CuO/ZnO两组分相互分散度不高。由此生成的催化剂颗粒粗细不等,活性组分分布不均。 超重力技术的出现,能够很好的解决以上问题。它能实现反应物在反应体系内的瞬间微观均匀混合,制备催化剂时,反应成核区和晶体生长区是分开的,使晶体的生长区置于完全宏观混合区,制备出的催化剂组分分布均匀、粒度分布窄且晶型可控。它的出现为催化剂的制备提供了新的探索途径。 本文首次采用超重力反应技术制备铜基甲醇合成催化剂,并对其催化性能进行了表征与评价。在实验中,制备一系列不同Cu/Zn摩尔比的CuO/ZnO/Al2O3催化剂,并对催化剂制备过程中存在的各种影响因素进行了研究,采用XRD、TG-DSC、IR、BET、N2吸附、SEM等表征方法对催化剂前躯体、氧化物的物相组成、粒径、孔结构、表面形貌等进行了研究。结果表明,采用超重力共沉淀法所制备的CuO/ZnO/Al203催化剂与传统共沉淀法制备的催化剂相比,粒度更细化,比表面积更大,Cu、Zn两组分分散度更好。同时,采用CO+H2混合气在5.0MPa下进行甲醇合成活性测试。结果表明,超重力共沉淀法制备的催化剂在220℃-260℃的范围内均具有很高的活性。其中以摩尔比为n(Cu)/n(Zn)/n(Al)=4.5/4.5/1的催化剂活性最高,CO转化率达到35.3%。采用超重力共沉淀技术制备的催化剂,整体性能均优于传统共沉淀法,具有较好的工业应用前景。
【学位授予单位】:北京化工大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2010
【分类号】:TQ223.121

【引证文献】
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