醋酸加氫制乙醇PtSn-SiO2催化劑研究.pdf

1、乙醇是一種重要的化工原料、清潔燃料，具有良好的環(huán)境效益。乙醇作為汽油替代能源或添加劑，可有效提高汽油辛烷值和防爆性能。乙醇含氧量高，可促進汽油燃燒，降低汽車尾氣中一氧化碳和碳?xì)浠衔锏呐欧?，從而改善汽車尾氣，緩解空氣污染。目前，世界范圍?nèi)主要通過以玉米、甘蔗為原料的糧食路線生產(chǎn)乙醇。隨著各國加大乙醇汽油的應(yīng)用力度，必然會導(dǎo)致糧食資源供應(yīng)緊張。針對我國現(xiàn)有的資源結(jié)構(gòu)狀況，開發(fā)符合我國能源結(jié)構(gòu)需求、原子經(jīng)濟性高且環(huán)境友好的燃料乙醇合成工藝，

2、具有廣闊的市場前景和重大的戰(zhàn)略意義。利用合成氣經(jīng)醋酸加氫工藝合成乙醇，具有工藝簡單、反應(yīng)條件溫和、原子利用率高等優(yōu)勢。
　　通過對比不同方法制備催化劑的醋酸加氫性能，發(fā)現(xiàn)改進的溶膠凝膠法（MTSG，靜電吸附法（SEA）和溶膠凝膠法（SG）結(jié)合）明顯優(yōu)于浸漬法（IM），采用MTSG法可以制備出錫均勻分散、高鉑分散度、高Lewis酸含量的PtSn/SiO2催化劑。MTSG法可以提高錫分散性，提供豐富的表面錫羥基，有利于[Pt(NH3)

3、4]2+前驅(qū)體與錫羥基結(jié)合，從而促進鉑與錫之間的協(xié)同催化作用，提高催化劑加氫性能。進一步考察反應(yīng)動力學(xué)參數(shù)對醋酸加氫性能的影響，推測醋酸加氫體系存在競爭反應(yīng)，乙氧基中間物種通過競爭反應(yīng)與 H原子和乙?；锓N結(jié)合，分別生成乙醇和乙酸乙酯，乙酸乙酯可通過深度加氫生成乙醇。
　　在采用MTSG方法制備PtSn/SiO2催化劑的基礎(chǔ)上，研究不同Sn/Pt摩爾比對催化劑結(jié)構(gòu)和加氫性能的影響。研究表明，在Sn/Pt=1.0-8.2范圍內(nèi)，隨著

4、Sn/Pt比增大，SnOx物種與鉑物種之間的電子效應(yīng)和幾何效應(yīng)增強，因而鉑分散度不斷降低，同時，催化劑表面Lewis酸量逐漸增加。通過關(guān)聯(lián)TOFPt與L/Pt，發(fā)現(xiàn)當(dāng)L/Pt較低時（小于0.54），TOFPt隨L/Pt增大而增加，當(dāng)L/Pt繼續(xù)增大時，TOFPt幾乎不隨L/Pt發(fā)生變化，這說明Lewis酸位和金屬Pt活性位存在平衡效應(yīng)。
　　考察熱處理溫度對 PtSn/SiO2催化劑結(jié)構(gòu)和加氫性能影響，研究發(fā)現(xiàn)隨著熱處理溫度升高，

5、鉑分散度逐漸降低。熱處理改變錫物種的還原程度、分散性、Sn4+的結(jié)構(gòu)，因而影響催化劑表面Lewis酸量。醋酸加氫性能與Lewis酸量表現(xiàn)出同樣的變化趨勢，說明醋酸加氫與 Lewis酸密切相關(guān)。最高的鉑分散度、最大的Lewis酸量及金屬Pt與SnOx(x<2)物種之間的緊密接觸可能是PtSn/SiO2-100催化劑表現(xiàn)出最好加氫性能的重要因素。再次關(guān)聯(lián)TOFPt與L/Pt，發(fā)現(xiàn)雙活性位存在平衡效應(yīng)，與前面結(jié)論基本一致，表明適宜的L/Pt比