高比表面积Cu-Cr催化剂的合成及甘油氢解催化性能

来源 :大连理工大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:chifelonh
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Cu-Cr催化剂由于其独特的催化作用而广受研究人员的关注,尤其在低压甘油氢解制备丙二醇的反应中,Cu-Cr催化剂被认为是最有效的催化剂。因此,高比表面积的Cu-Cr催化剂可以显著地提高其在催化领域,尤其是在甘油氢解中的应用。本文采用碳模板法和非醇盐溶胶.凝胶法合成了具有高比表面积、高活性和高选择性的Cu-Cr催化剂,并采用热重(TG/DTG),氮气吸附,程序升温还原(TPR),X射线衍射(XRD),拉曼光谱和透射电镜(TEM)等分析和表征手段对其进行表征。通过实验探讨了影响催化剂合成的因素,并考察制备的Cu-Cr催化剂在甘油氢解反应中的催化性能。结果表明:1.使用多孔炭为模板,硝酸铜和/或硝酸铬为前驱体,可制备高比表面积Cu-Cr催化剂。Cu-Cr催化剂的比表面积高达50 m2/g,同时,制备的CuO和Cr2O3的比表面积也高于10和50 m2/g。通过选择不同的模板,调变Cu/Cr摩尔比,以及煅烧气氛和煅烧温度,可以对样品的比表面积进行调控。经过H2还原的催化剂在甘油氢解中显示了优异的催化性能,例如,在210℃和4.15 MPa H2压力下反应10小时,甘油的转化率接近51%,对1,2-丙二醇的选择性高于96%。另外,Cu/Cr摩尔比低于1:1的催化剂显示了较高的催化活性,而商业的Cu-Cr催化剂则是Cu/Cr摩尔比为1具有最好的催化性能。结果表明,碳模板法是一种合成Cu-Cr甘油氢解催化剂的优异方法。碳模板法不仅可以可控合成Cu-Cr催化剂,还可以扩展到其他催化剂的合成,如高比表面积CexFe1-xO2固溶体的合成。2.不同Cu/Cr摩尔比的高活性和高选择性Cu-Cr催化剂已通过非醇盐溶胶-凝胶法合成。该法使用硝酸铜和硝酸铬为前驱体,环氧丙烷为凝胶剂,克服了传统溶胶-凝胶法使用昂贵前驱体等的缺点。制备的Cu-Cr催化剂可以通过控制水解条件,Cu/Cr摩尔比以及煅烧温度和气氛调变其比表面积。使用非醇盐溶胶-凝胶法制备的Cu-Cr催化剂在甘油氢解反应中显示了优异的催化性能,例如,在反应条件为210℃,4.15 MPa H2压力,反应时间为10小时,甘油的转化率高于52%,对1,2-丙二醇的选择性高于88.2%。实验结果表明,CuCr2O4负载的Cu催化剂比Cr2O3负载的Cu催化剂活性高。Cu和载体CuCr2O4之间的相互作用可以显著的提高催化剂的甘油氢解性能。该方法可以非常容易的由简单的金属无机盐合成催化剂,而不是使用昂贵的金属醇盐作为前驱体。
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