铜锌比对CuO-ZnO-ZrO_2催化剂CO_2加氢合成甲醇性能的影响.pdfVIP

学兔兔 16 天然气化工(C 化学与化工) 2014年第39卷 铜锌比对CuO—ZnO—ZrO2催化剂CO2加氢合成 甲醇性能的影响 高文桂1,2,3，王 华 ，张逢杰1,Z3，刘文艳 ，王禹皓 ，贾淼尧 (1．昆明理工大学冶金节能减排教育部工程研究中心，云南 昆明 6513093； 2．昆明理工大学冶金与能源工程学院，云南 昆明 650093； 3．云南省复杂有色金属资源清洁利用国家重点实验室，云南 昆明 650093) 摘要：采用并流共沉淀法制备了一系列不同铜锌原子比的CuO．ZnO．ZrO!催化剂，通过X射线衍射、N：物理吸附、H 程序 升温还原和CO：吸附．脱附等对催化剂结构进行了表征，并在固定床微催化反应器上评价了催化剂的CO：加H：合成甲醇活 性。研究表明，适宜的Cu／Zn有利于提高活性组分分散度，同时形成Cu—Zn协同活性位，提高表面强碱性位强度及数量，从而提 高催化剂转化率以及甲醇选择性。当n(Cu)／n(Zn)=l时，催化剂的CO 转化率、甲醇选择性达到较好值，分别为22．0％和28．8％。 关键词：CuO．ZnO．ZrO2催化剂；铜锌比；二氧化碳；加氢；甲醇 中图分类号：0643；TQ426：TQ223．121 文献标识码：A 文章编号：1001．9219(2014)04．16．05 CO 是主要的温室气体，也是廉价的碳资源，在 ZrO 或改性CuO．ZnO．ZrO 催化剂性能均有显著影 化石能源逐渐枯竭的今天，以CO：为碳资源制备甲 响 。由于铜、锌协同作用形成的Cu．Zn活性位是 醇等潜在替代能源受到了广泛关注1 3】。2005年，美 催化剂的反应活性中心．因此Cu／Zn比对催化剂的 国诺贝尔化学奖获得者Olah提出了“甲醇经济”的 反应性能影响较大【 61。本文采用并流共沉淀法制 观点 ，指出CO 经化学催化转化为甲醇、二甲醚将 备了一系列不同n(Cu)／n(Zn)的CuO—ZnO—ZrO 催化 成为解决能源危机和气候变化问题的最佳途径。 剂．系统地考察了n(Cu)ln(Zn)对催化剂微观结构及 CuO—ZnO催化剂是目前研究较多的CO 加氢 其反应性能的影响，并初步探讨了不同n(Cu)／n(Zn) 制备甲醇催化剂。研究认为其活性组分为CuO或者 作用下的CuO．ZnO．ZrO 催化剂构效关系。 CuO—ZnOtm。近年来，Zr)2因其独特的表面酸碱性、 1 实验部分 较好的热稳定性使其成为优良的催化剂载体。在 CO 加氢制备甲醇过程中，CuO。ZnO—ZrO 催化剂比 1．1 催化剂制备 工业CuO．ZnO．AI O，催化剂具有更好的反应活性， 采用并流共沉淀法制备一系列铜锌原子比不 其中ZrO 除了作为载体外，还起到助剂和提供活性 同的CuO．ZnO—ZrO 甲醇合成催化剂，具体制备方 中心的作用fT,S]。此外，CO 加氢制备甲醇过程副产大 法：按照一定比例配制1mol／L的Cu、Zn、Zr的硝酸 量的水，CuO．ZnO催化剂中加入ZrO2可提高催化剂 盐混合溶液与lmol／L的Na CO。溶液，搅拌条件下， 对水的耐受性[91。研究表明，CuO．ZnO．ZrO 催化剂 并流共沉淀；沉淀条件：7O℃，pH值控制在7．O～8．O 对C0 加氢合成甲醇反应表现出优良的催化性能， 之间。滴定完