甲醇催化劑的制備與表征.pdf

1、甲醇是一種極其重要的化工原料，又是潛在的車用燃料和燃料電池的燃料。因此，合成甲醇的研究和探索，在國際上一直受到重視。雖然從合成氣出發(fā)合成甲醇早已實(shí)現(xiàn)工業(yè)化，但還存在原料合成氣單程轉(zhuǎn)化率低等問題。因此，新型高效甲醇合成催化劑的研制一直是學(xué)者們追求的目標(biāo)。 本文從甲醇合成應(yīng)用最廣泛的CuO/ZnO/Al2O3催化劑出發(fā)，采用XRD、TEM、SEM、TPR、BET等表征手段，探討了沉淀法制備催化劑中金屬組分配比、溶液濃度、焙燒溫度、錳

2、助劑對催化劑結(jié)構(gòu)和性能的影響。對水熱合成法和超聲法等新型甲醇合成催化劑制備方法進(jìn)行了初步探索，以期改善催化劑的性能。 對沉淀法制備參數(shù)的研究結(jié)果表明，比較了CuO/ZnO/Al2O3催化劑中Cu/Zn/Al摩爾比值分別為4.5/4.5/1和6/3/1的兩種催化劑的催化活性，當(dāng)Cu/Zn/Al摩爾比值為4.5/4.5/1時，甲醇合成性能最優(yōu)；分別比較了母液濃度為0.1M、0.3M、0.5M、0.8M和1.0M的催化劑，當(dāng)溶液濃度為

3、0.3M時，制備的催化劑活性最高；對沉淀法合適的焙燒溫度進(jìn)行了考察，比較了焙燒溫度分別為300℃、350℃、400℃、500℃、600℃時的催化劑性能，結(jié)果表明最適宜的焙燒溫度為350℃，隨焙燒溫度的升高催化劑顆粒尺寸增大，比表面降低，催化劑更難于還原，焙燒溫度過高易引起催化劑顆粒聚結(jié)，導(dǎo)致催化劑對氫氣和一氧化碳的吸附能力降低，不利于甲醇生成，當(dāng)焙燒溫度增加到500℃以上，催化劑活性明顯下降；考察了錳助劑的加入對催化劑性能的影響，當(dāng)錳助

4、劑的加入量為2％時的催化劑活性最高，適量錳的加入起到了阻止CuO晶粒長大的作用，并且分散了活性組分，使催化劑表面對氫的吸附性增強(qiáng)，增加了反應(yīng)活性和熱穩(wěn)定性，但對甲醇選擇性影響不大。 本文對新型甲醇合成催化劑的制備方法進(jìn)行了初步探索，并與共沉淀法制備的催化劑相比較得出：本實(shí)驗(yàn)采用的水熱合成法制備的催化劑活性低于共沉淀法，其原因是由于沒有載體或助劑的參與，而載體是催化活性組分的分散劑、黏合劑或支撐體，是負(fù)載活性組分的骨架，載體不僅關(guān)

5、系到催化劑的活性、選擇性，還關(guān)系到它們的熱穩(wěn)定性和機(jī)械強(qiáng)度，關(guān)系到催化過程的傳遞特性。催化劑的宏觀結(jié)構(gòu)，如比表面積、孔結(jié)構(gòu)、孔隙率、孔徑分布等，對催化劑的活性和選擇性會有很大影響，而這種宏觀結(jié)構(gòu)又往往由載體來決定。因此此前的研究工作，為逐步改善該方法提供了條件，為繼續(xù)深入探索該方法打下了一定的基礎(chǔ)；而超聲法制備的催化劑活性略高于共沉淀法，是由于超聲均質(zhì)技術(shù)與傳統(tǒng)共沉淀法相結(jié)合，使CuO和ZnO結(jié)合更加緊密，活性組分分散度提高，分布更加均