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我国“富煤、贫油、少气”的能源结构特点决定了运用乙炔氢氯化反应来制得氯乙烯是国内生产PVC的主要方法。传统的HgCl2催化剂有毒且易挥发，对环境和人类造成严重的危害，随着全球社会对环保的日益重视，开发一种绿色环保、活性较高且稳定的无汞催化剂迫在眉睫。
本文以研发高活性和稳定性的负载型Cu基催化剂为目标，利用配体配位的形式，使用吡咯烷酮配体改性Cu基催化剂，并在乙炔氢氯化反应中测试其催化性能，利用一系列表征方法和理论计算探究吡咯烷酮配体对Cu基催化剂的促进作用。
首先，探讨了Cu-吡咯烷酮催化剂的催化效果和作用机理，在T=180℃，GHSV(C2H2)=180h-1，V(HCl)/V(C2H2)=1.2反应条件下，16%CuCl-0.25NMP/SAC催化剂的催化活性和稳定性最好，C2H2的初始转化率达到98.3%，反应12h后降至97.4%，对VCM的选择性保持在99%以上。对12%CuCl-0.25NMP/SAC催化剂的寿命评价显示，在215h的反应时间下，乙炔转化率维持在99.1%以上，展现出较高的催化活性和稳定性。XRD、BET、TEM、TGA、H2-TPR及XPS表征结果表明：NMP配体的添加，能有效促进Cu物种的分散性，在很大程度上抑制了反应过程中金属颗粒的团聚、积碳的形成和活性物种的还原，使活性组分Cuα+的价态得以稳定，从而使Cu基催化剂的活性和稳定性增强。
接着，探究了吡咯烷酮配体对Cu基催化剂的改性机理。催化活性结果表明CuCl2和CuCl为前驱体的催化剂活性相差小于2%，因此构建了CuCl、CuCl团簇、CuCl2和CuCl2团簇作为模型进行DFT理论计算，计算结果显示在盐酸中能稳定存在的CuCl2模型更能合理地解释催化剂性能优异的原因。可以发现Cu与NMP中的O可以形成稳定的配位结构，稳定了活性组分Cuα+的价态，从而提高了Cu基催化剂的活性和稳定性，这也与FT-IR和Raman表征相吻合。DFT理论计算表明，NMP配体增强了催化剂对反应物HCl的吸附，有效降低了对反应物C2H2和产物VCM的吸附，可以有效抑制反应过程中积碳的生成，增强Cu基催化剂的稳定性和寿命。
本文的研究对配体改性Cu基催化剂催化乙炔氢氯化反应有一定的指导意义，在此基础上，今后的研究应该进一步探究高活性且稳定的Cu基催化剂的方法。
本文以研发高活性和稳定性的负载型Cu基催化剂为目标，利用配体配位的形式，使用吡咯烷酮配体改性Cu基催化剂，并在乙炔氢氯化反应中测试其催化性能，利用一系列表征方法和理论计算探究吡咯烷酮配体对Cu基催化剂的促进作用。
首先，探讨了Cu-吡咯烷酮催化剂的催化效果和作用机理，在T=180℃，GHSV(C2H2)=180h-1，V(HCl)/V(C2H2)=1.2反应条件下，16%CuCl-0.25NMP/SAC催化剂的催化活性和稳定性最好，C2H2的初始转化率达到98.3%，反应12h后降至97.4%，对VCM的选择性保持在99%以上。对12%CuCl-0.25NMP/SAC催化剂的寿命评价显示，在215h的反应时间下，乙炔转化率维持在99.1%以上，展现出较高的催化活性和稳定性。XRD、BET、TEM、TGA、H2-TPR及XPS表征结果表明：NMP配体的添加，能有效促进Cu物种的分散性，在很大程度上抑制了反应过程中金属颗粒的团聚、积碳的形成和活性物种的还原，使活性组分Cuα+的价态得以稳定，从而使Cu基催化剂的活性和稳定性增强。
接着，探究了吡咯烷酮配体对Cu基催化剂的改性机理。催化活性结果表明CuCl2和CuCl为前驱体的催化剂活性相差小于2%，因此构建了CuCl、CuCl团簇、CuCl2和CuCl2团簇作为模型进行DFT理论计算，计算结果显示在盐酸中能稳定存在的CuCl2模型更能合理地解释催化剂性能优异的原因。可以发现Cu与NMP中的O可以形成稳定的配位结构，稳定了活性组分Cuα+的价态，从而提高了Cu基催化剂的活性和稳定性，这也与FT-IR和Raman表征相吻合。DFT理论计算表明，NMP配体增强了催化剂对反应物HCl的吸附，有效降低了对反应物C2H2和产物VCM的吸附，可以有效抑制反应过程中积碳的生成，增强Cu基催化剂的稳定性和寿命。
本文的研究对配体改性Cu基催化剂催化乙炔氢氯化反应有一定的指导意义，在此基础上，今后的研究应该进一步探究高活性且稳定的Cu基催化剂的方法。