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碳酸二甲酯(DMC)是一种环境友好的绿色化学品,甲醇氧化羰基化法—洁净合成工艺的研究开发,已引起国内外学者的广泛重视。本文采用固相离子交换法制备了以固体超强酸为载体的Cu基负载型催化剂,详细考察了催化剂的制备和连续反应装置上催化剂的性能。利用BET,IR,XRD和XPS,TPD等分析手段对催化剂进行了表征。得出以下结论:(1) Cu(Ⅰ)-H3PO4/ZrO2催化剂最佳制备条件为:H3PO4/ZrO2载体的焙烧时间3h,焙烧温度400℃,P/Zr比0.05,催化剂的焙烧温度450℃,焙烧时间4h。在该条件下DMC的时空产率STY和转化率Cm及选择性Sm达最大,对应值为1.603g·g-1·h-1和8.907%和99.55%。(2) Cu(Ⅰ)-H3PO4/TiO2催化剂最佳制备条件为:H3PO4/TiO2载体的焙烧时间3h,焙烧温度450℃,P/Ti比0.1,催化剂焙烧温度550℃,焙烧时间4h。该条件下DMC的时空产率STY和转化率Cm达最大,对应值为1.735g·g-1·h-1和9.930%,选择性为96.81%。(3)甲醇液相氧化羰基化合成DMC连续反应的最佳反应条件为:反应温度120℃,反应时间2h,反应压力4.0MPa,进料比CO/O2为2。该条件下DMC的时空产率STY和转化率Cm达最大,对应值为1.345g·g-1·h-1和10.26%,选择性为97.04%。(4)由XRD分析结果可知,随着焙烧温度的升高和焙烧时间的增加,CuCl晶体特征衍射峰逐渐减弱,当温度大于550℃时观测不到CuCl的晶体衍射峰。CuCl晶体单层分散在载体表面并与载体发生固体离子交换。(5)反应后的催化剂比表面积减小且生成新的Cu2(OH)3Cl晶相。