铜基催化剂的制备方法及其载体与助剂

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1、铜基催化剂的制备方法及其载体与助剂本文档格式为WORD,感谢你的阅读。最新最全的学术论文期刊文献年终总结年终报告工作总结个人总结述职报告实习报告单位总结演讲稿铜基催化剂的制备方法及其载体与助剂　　木材干馏、粮食发酵等是早期获取醇类的主要途径，产量较小，仅被用作医疗、饮食、香料、染料等日用品的生产原料或溶剂，下面是一篇探究铜基催化剂的制备方法的，欢迎阅读查看。　　1923年，德国BASF公司最早开发了以CO和H2为原料，在10~30MPa压力和ZnO-CrO3催化体系作用下生产甲醇的工艺技术[1].目前，合成气制甲醇是仅次于合成氨技术的第二大规模催化反应工艺。　　1966年，英国ICI公司成功开

2、发CuO-ZnO系催化剂的低压合成法;1970年，德国Lurgi公司成功开发GL-104型CuO-ZnO系催化剂的低压合成法;1972年，英国ICI公司成功开发ICI51-2型CuO-ZnO系催化剂的中压合成法。随后各国还开发了MGC法、BASF法、Topsoe法，以及波兰、前苏联等国的低压法。甲醇的大规模合成，推动了甲醇下游产业的快速发展。在过去的几十年中，甲醇制汽油(MTG,美国ExxonMobil公司)、甲醇制低碳混和烯烃(MTO,中国科学院大连化学物理研究所)、甲醇制丙烯(MTP,德国Lurgi公司)工艺相继开发成功，一定程度上缓解了石油资源紧张的形势，尤其是在中国这样缺油、少气、多煤

3、的国家，其重要性尤为突出。　　除甲醇外，乙醇、乙二醇等低碳醇在现代化工过程中也得到了广泛应用，尤其是消耗量较大的燃料生产和聚酯纤维加工行业，对醇类的需求量与日俱增。　　低碳醇类作为燃料具有减少温室气体排放、减少有毒物质排放、提高能源效率和降低燃料成本的独特优势[2].以CO、羧酸、脂类等为原料，在催化剂作用下加氢生产低碳醇，引起了广泛关注和研究。羰基加氢反应要求催化剂具有较高的催化活化C=O键和氢键的能力。可以活化氢键的金属包括钴(Co)、镍(Ni)、铷(Rb)、铑(Rh)、钯(Rb)、锇(Os)、铱(Ir)、铂(Pt)、钪(Sc)、钛(Ti)、锆(Zr)、铜(Cu)等[3].Cu基催化剂还具

4、有很弱的C-O断键能力和形成C-C的能力，对生成石蜡的活性较低，因此表现出了较高的醇类产物选择性[4-6].金属催化剂中，金属的晶体结构和电子结构会影响表面反应类型和吸附性能，从而影响催化剂活性和产物选择性。　　此外，在催化剂开发过程中，金属的种类、载体的类型、助剂的作用以及金属价态的控制也都将影响到所制备催化剂的性能。　　在本文中，笔者着重介绍近年来CO、羧酸或脂类加氢Cu基催化剂的研究进展，系统讨论催化剂的制备方法、载体和助剂的选择对催化剂活性和产物选择性的影响。　　1、铜基催化剂的制备方法　　1.1沉积法　　BASF最早开发的甲醇合成催化剂为Zr-Cr体系，活性较低，因此操作过程需要高温

5、高压(320~420℃，25~35MPa)，生产成本较高。后期ICI和Lurgi公司开发的Cu-Zn-Al催化剂，活性显着提高，同时有效降低了甲醇生产过程的温度和压力(220~280℃,5~10MPa)，推动了甲醇生产长周期、低能耗、低成本运行。目前，大规模甲醇工业生产仍然使用Cu-Zn-Al体系催化剂。生产Cu-Zn-Al催化剂采用的方法通常是沉积法。沉积法是通过将金属盐溶液与沉淀剂混合，在形成金属沉淀物质的过程中实现活性组分与载体结合。在制备过程中影响催化剂性能的主要包括沉淀方式、沉淀剂的选择、沉淀温度、pH值、老化条件、焙烧条件等。　　传统的沉淀方式主要有正加法(Sequentialad

6、dition)、反加法(Reversedaddition)、两步法(Twosteps)、并流法(Concurrentflow)和分步沉积法(Fractionalstep)。采用不同沉淀方式所制备的催化剂中Cu的物相和结晶度不同，并最终影响催化性能。　　Kim等[7]考察了正加法在Cu基催化剂制备中的应用，通过将沉淀剂(NaOH或Na2CO3溶液)加入Cu、Zn、Al的硝酸盐溶液中制备的具有纳米尺寸的Cu基催化剂，在醋酸、丁酸加氢反应中表现出较高的活性和目标醇类产物选择性。　　Nagaraja等[8]使用正加法制备了MgO负载的Cu基催化剂，并用于糠醛加氢制糠醇的反应中。与MgO、CuO直接混合

7、或浸渍法相比，使用沉积法制备的Cu/MgO催化剂Cu粒径较小，分散度更高，具有更高的催化活性和糠醇选择性。　　Yuan等[9]使用并流法制备了用于甘油加氢制1,2-丙二醇的Cu0.4/Mg5.6Al2O8.6-CP催化剂体系。　　制备该催化剂时，先制备A、B2种溶液，其中A为Cu、Al、Mg的硝酸盐溶液，B为Na2CO3和NaOH的混合溶液;二者在搅拌条件下并流混合后，经老化、洗涤、焙烧、成型等步