超重力共沉淀法制备cuoznoal,2o,3催化剂的研究

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1、北京化工大学硕士学位论文超重力共沉淀法制备CuO/ZnO/Al<,2>O<,3>催化剂的研究姓名：侯晋申请学位级别：硕士专业：化学工程指导教师：张鹏远20080530超重力共沉淀法制备CuO／Zno／A1203催化剂的研究摘要在现代化工生产过程中，催化剂起着越来越重要的作用。催化剂的催化性能由其表面结构所决定，而制备工艺对表面结构的形成至关重要。共沉淀工艺制备的CuO／ZnO／A1203催化剂具有比表面积大、活性晶粒微小、分散度高、低温活性好和对周围环境无毒、无污染等特点，在现代化学工业中得到广泛应用。但共沉淀法在传统搅拌釜中制备，由于受到设备结构的

2、限制，很难达到微观混合均匀，所制备出的催化剂晶粒大小分布不均且难控制。另外，反应生成的沉淀物不能及时移出沉淀体系，使沉淀体系内存在浓度梯度，体系内各处的过饱和度不一，造成沉淀颗粒粗细不等，难以实现活性组分高度分散，基于以上原因必须改进催化剂的制备工艺。旋转填充床反应器广泛地用于制备各种纳米材料，它能够实现反应物在反应体系内微观上的瞬间均匀混合。超重力法制备催化剂时能够使反应成核区和晶体生长区分开，晶体的生长区置于完全宏观混合区，制得晶粒大小均一、活性组分分散度高的催化剂。本文首先针对传统共沉淀法本身固有的缺点，采用超重力反应器来强化催化剂的共沉淀法制

3、备工艺，探索了超重力共沉淀法制备CuO／ZnO／A1203催化剂的特点，考察了陈化时间、pH值、超重力反应器转速、洗涤次数和焙烧温度等因素对CuO／ZnO／A1203催化剂及其前驱体北京化工大学硕+学位论文物性的影响，计算了反应的收率。借助多种手段对催化剂和前驱体进行了表征，结果表明，与传统的搅拌釜反应器相比，采用超重力共沉淀法制备的Cuo／ZnO／A1203催化剂平均粒度小，比表面积大，金属的分散度高。在小型超重力反应器实验结果的基础上改进了旋转填充床的设计，增加了气液分离器，建造了年产50吨CuO／，Zno／A1203催化剂的超重力反应器，并在两

4、种转速下制备了CuO／ZnO／A1203催化剂，结果表明，催化剂的各项物性数据达到了技术指标的要求。为了改进Cuo／ZnO／A1203催化剂的耐热性，采用分步超重力共沉淀法做了尝试，分别进行了载体制备和不同铝盐加入方式实验，通过对比发现，分步法制备的催化剂有更加优越的内部结构，可以显著提高催化剂的耐热性能。关键词：类碱式碳酸锌，超重力反应器，CuO／ZnO固溶体，分散性，分步法，ZIAl204II摘要STUDYONPREPARATIoNoFCuO／Zno／．A1203CATAIYSTBYHIGHGRAVITYCo．PRECIPITATIoNMETHo

5、DABSTRACTInmodemchemicalproductionprocesses，thecatalystplaysanincreasinglyimportantr01e．Itiswell—knownthatreactionperfonllancesofacatalystaredetemlinedbyitssurfacestnlcture，assoisthepr印arationprocesstotheformationofitssurfacestrucmre．Amongmanypr印arationmethodsofCuO／zn0／A1203cat

6、alyst，sampleOfco-precipitationmethodhasla玛esurfacearea，smallc巧stalsize，highdispersiona11dlow—tempe咖reaCtiVity，aswellasexcellentnon-toxic，non-pollutingperl’onnanceonthesuIToundingenvironment，s0haVebeenextensiVely印pliedtomodemizationchemicalindust巧，butthestmctureofconVentionalsti

7、rredtankreactor(CSTR)resultedinthedi硪cultyofachievinghomogeneouslymicroscopicmixing．ThecatalystparticlesprepaJledbyCSTRhaVeununifIonncrystalsizeanditisdi伍culttocontrolit．Theproductscannotbet啪sformedawayrapidly行omtheprecipitationsystem，resultingintheriseofconcentrationgradientan

8、ddif．ferentdegreeofsupersamrationintheprecipitationsys