论文部分内容阅读
随着大气中CO2浓度的增加,温室效应导致全球气候变暖的问题日益严重。各国政府和研究人员已经开始关注和研究如何减少CO2的排放以及如何综合利用C02。由于能源危机的爆发、环保问题的出现、绿色化学的提出等,将CO2转化为有用的燃料和化工产品,尤其是CO2加氢合成甲醇,在化工、能源和环保等诸多领域都有其重要的作用。然而,在CO2合成甲醇技术中,最为关键的是高性能催化剂的研究,这是实现这一技术工业化的前提。本文以CuO-ZnO催化剂为基础主要研究了Ti02含量以及载体TiO2、ZrO2和TiO2-ZrO2复合氧化物对其在CO2加氢合成甲醇中的影响,最后研究了络合剂对热分解法制备的CuO-ZnO-TiO2-ZrO2催化剂的影响。对所制备的催化剂进行加压固定床活性评价,并采用XRD、N2吸附-脱附、]TR、TPD、AAS、TEM和XPS等技术对其进行物化性能的表征。取得的主要结果如下：一、TiO2含量对CuO-ZnO-TiO2催化剂的影响采用碳酸钠共沉淀法研究了TiO2含量对CuO-ZnO-TiO2催化剂性能的影响。结果表明,TiO2的添加可改善CuO-ZnO催化剂中CuO和ZnO的分散,增强了它们之间的相互作用,减小了催化剂的颗粒,使CuO更容易被还原。随着TiO2含量的增加,催化剂的铜比表面积和表面碱性位数目均呈火山型变化,甲醇收率与铜比表面积呈线性关系。当TiO2的含量为10%时,催化剂的铜比表面积最大,甲醇的收率也达到了最大值。二、TiO2、ZrO2和TiO2-ZrO2对CuO-ZnO催化剂的影响采用草酸沉淀法制备了以TiO2、ZrO2以及TiO2-ZrO2为载体的CuO-ZnO基催化剂。结果表明,TiO2、ZrO2和TiO2-ZrO2的添加使CuO-ZnO催化剂中CuO和ZnO的颗粒减小,铜的比表面积增大,增加了催化剂对H2和CO2的吸附量。甲醇收率随着铜比表面积的增大而提高,但不是线性关系,却和CO2的低温吸附量呈线性关系。这印证了在CO2合成甲醇铜基催化剂体系中存在铜和载体两个活性中心。载体TiO2、ZrO2和TiO2-ZrO2都能很好地改善催化剂的性能,其中复合载体TiO2-ZrO2的效果最佳。三、络合剂对热分解法制备CuO-ZnO-TiO2-ZrO2催化剂的影响热分解法具有绿色环保、制备简单等优点,因此,采用该法考察不同络合剂对CuO-ZnO-TiO2-ZrO2催化性能的影响。结果表明,络合剂的添加对催化剂的物化性能有很大改变,如增大了催化剂的孔径和孔体积,减小了CuO和ZnO的颗粒,提高了铜的比表面积,增加了催化剂表面的碱性位数量,这些因素都有利于催化剂活性的提高。其中草酸作为络合剂的效果最佳。