二乙醇胺氧化脫氫制亞氨基二乙酸銅鋯催化劑的研究.pdf

1、亞氨基二乙酸(Iminodiacetic Acid簡稱IDA)是一種應(yīng)用廣泛的化工中間體,主要用于生產(chǎn)除草劑草甘膦,此外還應(yīng)用于水處理試劑、電鍍、制藥、橡膠和金屬加工等領(lǐng)域,在我國有較大的發(fā)展空間。亞氨基二乙酸的生產(chǎn)方法很多,其中,通過二乙醇胺氧化脫氫法工藝路線生產(chǎn)亞氨基二乙酸操作簡單,清潔無污染,設(shè)備投資少,生產(chǎn)成本低,產(chǎn)品收率高,實現(xiàn)了真正的綠色化生產(chǎn)。要實現(xiàn)亞氨基二乙酸的綠色化高效率生產(chǎn)和提高產(chǎn)品的市場競爭力,關(guān)鍵是要選擇高效、穩(wěn)

2、定的催化劑,因此二乙醇胺氧化脫氫制亞氨基二乙酸催化劑具有重要的科學研究價值。本論文主要對Cu／ZrO2和助劑改性的Cu／ZrO2催化二乙醇胺氧化脫氫性能進行了研究,其內(nèi)容及結(jié)果如下:
　　 1.用共沉淀法制備了Cu／ZrO2催化劑,考察了催化劑循環(huán)使用過程中的活性變化情況,以及反應(yīng)物料和反應(yīng)溫度對催化劑循環(huán)使用性能的影響。采用XRD,SEM-EDS、N2吸附-脫附等手段考察了催化劑反應(yīng)前后結(jié)構(gòu)特征及表面性能。結(jié)果表明,催化劑在循

3、環(huán)使用過程中結(jié)構(gòu)的改變是造成催化活性下降的主要因素。反應(yīng)物料氫氧化鈉促使亞穩(wěn)態(tài)ZrO2載體向四方相轉(zhuǎn)變,加劇了非晶態(tài)活性金屬Cu的晶化,進而影響活性組分金屬Cu與載體的相互作用,進一步加快了Cu顆粒的長大,導致催化活性下降。
　　 2.用共沉淀法制備了摻雜錳、鑭的Cu／ZrO2催化劑,考察了錳和鑭助劑對Cu／ZrO2催化二乙醇胺氧化脫氫性能的影響。采用XRD,TPR,N2O滴定,N2吸附-脫附等手段考察了助劑改性后催化劑的結(jié)構(gòu)和

4、表面性質(zhì)的變化。結(jié)果表明,引入錳助劑后催化劑比表面積從105 m2·g-1增大到143 m2·g-1,活性金屬Cu的分散度從36.5％提高到53.6％；鑭助劑的引入阻滯了金屬Cu的聚集長大,延緩了催化劑晶化速度；錳、鑭共同引入時表現(xiàn)出協(xié)同作用,不但使活性Cu的分散度提高,同時催化劑晶化速度減慢,從而提高了催化劑循環(huán)使用性能。
　　 3.用共沉淀法制備了不同錳和鑭含量的Cu／Mn／La／Zr催化劑,考察了其對二乙醇胺氧化脫氫催化性

5、能的影響,借助XRD、H2-TPR、N2O滴定等表征手段對催化劑進行了表征。結(jié)果表明,錳和鑭共同改性的催化劑中,錳助劑含量為2％、鑭助劑含量為3％的CuMn2La3Zr催化劑的循環(huán)使用性能最好。當錳含量從2％增至5％時,雖然金屬Cu分散度明顯提高,金屬Cu粒徑明顯減小,催化劑的初始活性很高,但其活性隨催化劑循環(huán)使用下降加快,催化劑循環(huán)使用15次后的晶化程度明顯增強；鑭助劑含量由3％增至5％時,金屬Cu的分散度和粒徑大小,以及催化劑循環(huán)使