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亚硝酸甲酯(MN)羰基化合成碳酸二甲酯(DMC)的工艺过程污染少,原子利用率高,可常用的Pd基催化剂存在重复性差、稳定性差和活性低等问题。同时,该反应是强放热过程(ΔHr≈-269.5 kJ mol-1),传统催化剂的传热/传质性能较差,反应床层易产生高温“热点”,而结构催化剂尤其是基于金属基整装载体的结构催化剂已被证实可有效抑制高温“热点”的产生。因此,针对MN羰基化合成DMC反应的强放热特性,探索在规整金属纤维/泡沫基体表面负载活性组分和助剂的有效方法,研制催化性能优异且传热/传质性能良好的、用于MN羰基化合成DMC反应的结构催化剂,具有重要的学术意义和应用价值。本文以具有三维开放网络结构的金属铝纤维(Al-fiber)毡为基体,通过原位水热反应(2Al+4H2O?2AlOOH+3H2),在铝纤维表面内源生长一层类蜂窝结构拟薄水铝石(AlOOH)纳米薄片,制得复合材料AlOOH/Al-fiber。以该复合材料为载体,通过浸渍法负载Pd及后引入碳/钠改性,研制出具有良好MN羰基化合成DMC催化性能的Al-fiber结构化Pd催化剂。系统考察了催化剂制备条件、碳/钠助剂改性和反应条件对催化剂催化性能的影响,借助O2-TPO、XPS、CO2-TPD和CO-FTIR等表征手段,研究了碳/钠助催化作用本质。主要得出以下结论:(1)整装Pd@C/AlOOH/Al-fiber催化MN羰基化合成DMC研究考察了Pd@C/AlOOH/Al-fiber催化剂的制备条件和反应条件对其催化MN羰基化合成DMC性能的影响,结果表明:催化剂的适宜Pd负载量为0.24 wt%,以乙烯为碳源的优选碳化温度与及后续空气中焙烧处理的适宜温度分别为300℃和250℃;制得的催化剂在反应温度220℃、气时空速25000 L kg-1 h-1及原料气CO/MN/N2=7/10/83(体积比)时,MN/CO转化率分别为99.9%/70.6%、DMC基于MN/CO的选择性分别可达39.1%和39.6%,且稳定运行100 h无失活迹象。表征分析表明,修饰碳中与Pd有强相互作用的溶碳可与Pd物种结合生成PdCx物种,对MN羰基化合成DMC过程表现出协同催化作用,并进一步证实了该修饰碳可促进线式CO的吸附。(2)Na改性整装Pd@C/AlOOH/Al-fiber催化MN羰基化合成DMC研究考察了Na改性Pd@C/AlOOH/Al-fiber催化剂的制备条件和反应条件对其催化MN羰基化合成DMC性能的影响,结果表明:当Pd负载量为0.24 wt%时,催化剂优选的Na/Pd摩尔比为10.8,适宜的钠前驱体为硝酸钠(NaNO3),以乙烯为碳源的优选碳化温度与及后续空气中焙烧处理的适宜温度分别为350℃和250℃;制得的催化剂在反应温度200℃、气时空速25000 L kg-1 h-1及原料气CO/MN/N2=7/10/83(体积比)时,DMC基于MN/CO的选择性分别高达54.3%和46.8%,MN和CO的转化率分别为49.7%和39.7%,且稳定运行100 h无失活迹象。表征分析表明,Na改性对提高催化剂DMC选择性的根本原因在于Na对Pd的电子修饰效应,增强了Pd与CO分子间的相互作用,促进了线式吸附CO的活化。