淀粉改性SiO2载体的结构调变对铜基催化剂甲醇转化性能的影响

来源 :中国科学院研究生院 中国科学院大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:weiw2436
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
载体是负载型固相催化剂的基础成分之一,对催化剂有重要的支撑和优化作用。多孔SiO2来源广泛,耐酸腐蚀,孔道结构和表面性质易于调控,是催化领域应用最普遍的载体之一。目前,不仅在传统的石油化工领域有广泛的应用,很多均相配位催化剂也开始引入多孔SiO2作为载体,以期向多相催化领域发展。多孔SiO2孔道结构和表面性质的差异会直接影响其所构成催化剂的结构和催化性能。因而寻找一种简单有效的调变SiO2孔道结构和表面性质的方法,从而改善催化剂的性能,是一个非常有意义的研究。   近年来,甲醇作为煤炭和生物质转化过程中的一个非常重要的中间体越来越受到关注。研究者相继开发出多种催化体系以使甲醇转化为一系列更有价值的化工产品,而Cu/SiO2催化体系因活性高、成本低而被大量研究,但这些研究大都集中在活性组分的调变及负载方法的变更上,从调变SiO2载体孔道结构和表面性质入手的研究却很少。   本文采用淀粉为改性剂与粉体SiO2机械混合成型,制备了淀粉改性SiO2载体(SSi),并将其分别在空气和N2气氛下通过不同温度预处理,调变了SSi载体表面性质及孔道结构,负载铜后制备了Cu/SSi催化剂。发现载体结构的变化对Cu/SSi催化剂甲醇低温转化性能产生了重要影响。所取得的具体结果如下:   1、制备了三种SSi载体和相应的铜基催化剂。初步考查了载体中淀粉含量、反应温度、铜含量和进料空速对甲醇在Cu/SSi催化剂上反应性能的影响,研究发现甲醇在Cu/SSi催化剂上低温转化(300℃以下)的主要含碳产物为甲酸甲酯(MF)和CO。随着淀粉添加量的增加,SSi载体机械强度及耐水性会有所增加,但是当淀粉所占的质量分数超过28.6%后,这种变化趋于微弱。随反应温度的升高,甲醇转化率增加,MF的选择性则减小。在反应温度为200℃时,同种载体上,随着铜含量的增加,甲醇的转化率先逐渐增加后保持稳定,MF的选择性则先保持稳定后出现减小;而随着进料空速的增加,甲醇的转化率先保持稳定后逐渐减小,MF的选择性则先逐渐增加后保持稳定。   2、SSi-2经空气氛不同温度条件焙烧处理后,负载活性铜组分(w(Cu)/w(cat.)=10%)获得一系列催化剂(Cu/SSi-temp),考察了其甲醇低温转化反应催化性能,并通过TG、FT-IR、XRD、H2-TPR、SEM和BET等技术对载体和催化剂进行了表征。结果显示不同预处理温度调变了载体表面硅羟基浓度、比表面积和孔结构。淀粉的存在可能会减缓载体表面硅羟基的脱除速度。载体表面硅羟基数量多有利于铜物种的分散,但后者与比表面积和孔结构没有直接关系。催化剂上铜物种的分散度与催化活性呈正相关性,但无法与催化选择性相关联。   3、SSi-2经N2气氛不同温度条件焙烧处理后,负载活性铜组分(w(Cu)/w(cat.)=10%)获得一系列催化剂(Cu/NSSi-temp),考察了其甲醇低温转化反应催化性能,并通过FT-IR、XRD、H2-TPR、SEM和BET等技术对载体和催化剂进行了表征。发现利用淀粉改性成型多孔SiO2并在N2气氛下不同温度预处理可以调变载体的表面羟基数量、比表面积和孔结构。同在空气中处理SSi载体相比,SSi在N2气氛中处理淀粉的脱除速度明显减慢。使得在N2气氛高于400℃处理后的SSi中,仍有相当数量的淀粉残留物,并可能会减缓了载体高温下脱水、脱羟基的速度,改善了铜组分在SSi上的分散性,获得了较高的催化活性。一定数量淀粉存在于载体中,会影响所得催化剂对MF的选择性。   4、负载铜后活化温度对铜物种分散的影响远不如载体预处理温度,据此,得出载体在控制催化剂上铜物种的晶粒大小中起决定性作用。另外,反应前用氢气还原与否对催化剂的活性和选择性几乎没有影响。
其他文献
光合作用是自然界捕获和储存太阳能的最原始的方式。人类现在开采和使用的化石能源就是由光合作用制造的生物质历经复杂的变化生成的。当今人类社会的发展对能量需求的持续快
本文通过对荣华二采区10
期刊
油砂作为一种重要的非常规油气资源,其分离技术的研究近些年来引起了国内外科研工作人员的重视。溶剂提取法作为一种重要的油砂分离技术受到了研究者的关注,开发新的有望用于工
针对国家高技术领域对钛及其合金运动部件耐磨、润滑和抗高温氧化的性能要求。利用激光表面合金化和激光熔覆技术,在钛表面制备出了具有良好减摩耐磨性能的硼化涂层、镍基复合
一、带内取向柔性链苯炔大环的合成和性质   自第一个具有液晶性质的带内取向柔性链的苯炔大环分子发现以后,引起了人们的广泛关注,但至今为止由于合成的困难性,关于这类化合
电视新闻画面的好坏,直接关系到新闻质量。好的电视画面不仅真实反映了被拍摄对象本身,更能给人以美的享受。相反差的画面让后期制作无从下手不说,对付出来的镜头也会让看的
针对地层冻结监测的应用环境,着重研究了分布式光纤温度传感器原理并设计了APD,建立一套适用于低温环境下的分布式光纤测温系统,以实现在冻结法施工中冻结温度壁的温度在线实
在自然世界里,每一个复杂的物体,说到底都是由基本的点线面构成,点线面既是自然界最基本的形式语言,也是设计中最基本的造型语言。本文首先阐述了自然形态的应用,通过观察自
在被一遍一遍唱衰之后,纸质汽车媒体还在顽强地活着;某门户汽车频道的变化,让众多网络汽车媒体也开始认识到前途的艰险;大部分汽车新媒体的创业者们,则还在寻找着养家糊口的
场发射平板显示器(FieldEmissionDisplays,FED)是一种在CRT‘成像基础之上的发展起来的平板显示器,由于其在亮度、视角、响应时间、工作温度范围、能耗等方面具有优良的特性,成