微反應器中連續(xù)流共沉淀過程對Cu-ZnO催化劑微觀結(jié)構(gòu)演變過程影響的研究.pdf

1、甲醇是一種重要的化工原料，以合成氣為原料的催化工藝是工業(yè)生產(chǎn)甲醇的主要合成路線。目前，不論是氣固固定床工藝，還是氣液固淤漿床工藝，都是采用共沉淀法制備的Cu-ZnO基催化劑。Cu2+、Zn2+的共沉淀過程是一個非?？焖俚姆磻^程，流動混合過程對其有著關(guān)鍵的影響。在攪拌式反應器中半分批式的經(jīng)典共沉淀過程中，復雜的流動形態(tài)、嚴重的返混導致沉淀物結(jié)構(gòu)極為復雜。本文采用連續(xù)流微反應器制備該催化劑，利用其簡單的流動狀態(tài)得到結(jié)構(gòu)較為單純的沉淀物，進

2、而研究沉淀物的結(jié)構(gòu)演變及其對催化性能的影響。
　　論文首先通過XRD、DTG、HRTEM、XPS、N2O吸附等手段對其演變過程與微觀結(jié)構(gòu)進行了研究。結(jié)果表明:微通道反應器優(yōu)良的混合性能可以在一定程度緩解和消除銅鋅離子沉淀過程在時間與空間上的不一致，所得到的初始沉淀產(chǎn)物中銅鋅元素分布相對更加均勻。從XRD表征中可以看出，在老化過程中，初始沉淀產(chǎn)物中較為均勻的銅鋅元素分布使得更多的Zn2+進入到孔雀石結(jié)構(gòu)中去，形成鋅平均含量較高鋅孔雀

3、石結(jié)構(gòu)。DTG表征中更高的高溫脫碳峰溫度及焙燒后所得氧化物中更高的Cu2p3/2結(jié)合能說明，微反應器所得到樣品中銅鋅組分間結(jié)合的更加緊密，相互作用更強。HRTEM中樣品的形貌結(jié)構(gòu)特征更直觀地說明了這一點。經(jīng)氫氣還原后，微反應器所得到最終催化劑的銅比表面積較低，但單位銅比表面積活性因為銅鋅組分間較強的相互作用而大幅度提高，從而在甲醇合成中獲得了更高的催化活性。
　　接下來，論文深入研究了銅鋅比、老化時間、老化溫度、沉淀pH等制備參數(shù)

4、對微反應器所制備銅鋅催化劑微觀結(jié)構(gòu)與性能的影響。結(jié)果表明:銅鋅比會直接影響到所生成的催化劑前驅(qū)體種類，經(jīng)由鋅孔雀石前驅(qū)體得到的催化劑通過增大銅比表面積來提高催化活性，而由綠銅鋅礦所得到的催化劑通過提高單位銅比表面積活性來改進催化性能;選取適當?shù)某恋韕H、老化溫度及老化時間將會有利于Zn2+進入鋅孔雀石中的過程，增強最終催化劑中銅鋅組分間的相互作用，進而有利于催化活性的提高。此外，論文還發(fā)現(xiàn)鋁組分加入后有助于提高銅鋅催化劑的活性與熱穩(wěn)定性