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二氧化碳既是造成全球变暖的温室气体,又是世界上最丰富的碳资源。利用二氧化碳直接合成甲酸的反应CO2+H2→HCOOH是一个原子经济反应,因此,开发研究二氧化碳加氢生成甲酸的反应体系成为一个有意义的热点课题。本研究主要对微型固定床中固载化钌基催化剂上的二氧化碳加氢合成甲酸的反应进行了研究。本文以γ-氧化铝、二氧化硅和人造沸石三种无机载体为载体,将均相反应中效果较好的钌配合物催化剂固载于功能化的载体上,采用BET、FT-IR、XRD、SEM等表征手段对载体及催化剂进行了分析测试,通过对催化剂的结构组分以及反应条件进行实验测定,研究了多种因素对固载化钉基催化剂微反活性评价的影响规律,探讨了在微型固定床反应器中二氧化碳加氢合成甲酸可能的反应机理。二氧化碳加氢合成甲酸的热力学计算结果表明,在温度为323.15～773.15 K、压力2～10MPa范围内升高反应温度、增加体系压力、提高氢气与二氧化碳摩尔比时,二氧化碳平衡转化率增大；甲酸的选择性和收率随着温度、压力的升高而增大,随氢气与二氧化碳摩尔比的提高慢慢下降。载体筛选实验结果表明：三种载体中人造沸石对活性中心钌的固载量最大、稳定性良好,相同条件下制备的氨功能化人造沸石固载的钌基催化剂中钌含量为0.5wt%。对催化剂的组分结构以及反应条件进行了考察,结果表明：当氨丙基三乙氧基硅烷与载体的质量之比为1.25：1、三苯基膦配体与钌的摩尔比为3：1时,在p=10MPa, T=673.15K, GHSV=3000h-1,n(H2)/n(CO2)=4, n(PPh3)/n(Ru)=3:1, Ru含量为0.5wt%的反应条件下,甲酸具有最高的收率和选择性,且二氧化碳的转化率也保持在较高水平。在催化剂中掺入一定量的稀土有助于提高催化剂的稳定性以及活性中心的负载量,其中稀土La助催化作用优于Ce。推测本文中二氧化碳加氢合成甲酸的反应是在逆向的水煤气反应和CO2反插入M-H键的共同作用下进行的,固载钌配合物中的一个膦配体解离,被逆向水煤气反应中生成的水取代而生成循环活性物质,而后CO2反插入Ru-H键生成甲酸酯配合物,之后配合物中的Ru-CO2H键被H2氢解重新转化为活性物质,完成催化循环。