cu-co和co-ga基催化剂用于合成气制低碳醇的探究

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1、Cu-Co和Co-Ga基催化剂用于合成气制低碳醇的探究ConversionofSyngastoHigherAlcoholsoverCu-Co&Co-GaBasedCatalysts工程领域：化学工程作者姓名：杨其磊指导教师：刘源教授企业导师：吴美玲高级工程师天津大学化工学院二〇一七年五月万方数据独创性声明本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作和取得的研究成果，除了文中特别加以标注和致谢之处外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得天津大学或其他教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中

2、作了明确的说明并表示了谢意。学位论文作者签名：签字日期：年月日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解天津大学有关保留、使用学位论文的规定。特授权天津大学可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，并采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编以供查阅和借阅。同意学校向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘。（保密的学位论文在解密后适用本授权说明）学位论文作者签名：导师签名：签字日期：年月日签字日期：年月日万方数据摘要面对日趋严峻的能源和环境问题，通过合成气直接合成低碳醇（HAS）具有重要的经济价值和应用前景。本文主要工作内容是探究Cu-Co和Co-Ga基催

3、化剂应用于合成气制低碳醇反应中的催化性能。以水滑石为前驱体制备Cu-Co/Al2O3催化剂，在浆态床反应器中用于合成气直接制低碳醇并对其稳定性进行探究。实验结果表明，该催化剂在浆态床反应器中表现出对乙醇具有很高的选择性，在反应的750h中，乙醇在总醇中一直保持高于70wt.%。催化剂还原之后，得到负载在Al2O3载体上的Cu-Co合金纳米颗粒。Cu-Co合金在反应100h后分解成Cu和Co纳米颗粒。反应300h后，Co2C开始生成，反应500h，形成负载在Al2O3载体上的Cu@Co@Co2C的核壳结构。然后，在500至750h期间，钴纳米颗粒不断地转化生成Co2C，C

4、o2C在Cu@Co@Co2C复合材料中能够保护钴的流失和铜纳米颗粒的烧结。在整个反应中，乙醇的高选择性主要是由于紧密接触的Cu-Co合金，Cu和Co纳米颗粒以及与Co接触的Co2C共同协调催化作用的结果。同时，浆液PEG-400也有利于乙醇的合成，并能够避免碳链的增长。然而，Cu-Co合金相分离，Cu的烧结以及Co的流失是催化剂失活的主要原因。通过柠檬酸络合法制备钙钛矿为前驱体的新型Co-Ga基催化剂，来探究其在固定床反应器中由合成气直接制低碳醇的催化性能。实验结果表明，LaCo0.65Ga0.35O3催化剂还原后，Co纳米颗粒均匀的负载在La2O3修饰的La4Ga2O

5、9载体上。这种特殊的催化剂结构，在合成气制低碳醇反应中，表现出较高的低碳醇选择性。这主要是由于Co和La2O3修饰的La4Ga2O9载体共同协同作用的结果。该催化剂在温度310ºC，压力3MPa，空速3900mL/(gcath)的实验条件下，经过200h稳定性测试后，CO的转化率为13%，总醇的选择性为45%，低碳醇占总醇的质量百分数为72wt.%，其中乙醇为50%以上。同时，该催化剂在反应过程中表现出优良的热力学稳定性。由于La4Ga2O9第一次作为载体来用于合成气制低碳醇反应，对其进一步的研究仍在进行。关键词：合成气，低碳醇，Cu-Co，Co-Ga，浆态床，固定床I

6、万方数据ABSTRACTFacingtheincreasinglyseriousenergyandenvironmentalproblems,higheralcoholssynthesis(HAS)fromsyngaspossessbroadapplicationprospects.ThisarticlefocusesmainlyonexploringthecatalyticperformanceofCu-CoandCo-GabasedcatalystforHASfromsyngas.Cu-Co/Al2O3waspreparedbyusingalayereddouble

7、hydroxideastheprecursorandusedforHASfromsyngasinslurryreactor.Itshowedhighselectivitytoethanolandthemassfractionofethanolintotalalcoholskeptabove70wt.%inthe750hoursrunning.TheNPsofCu-CoalloysupportedonAl2O3wereobtainedafterreduction.Cu-CoalloywoulddecomposeintoCuandCoNPsa