甲醇部分氧化制氢的研究
文献类型：学位论文
| 作者 | 王志飞 |
| 学位类别 | 理学硕士 |
| 答辩日期 | 2002-06-19 |
| 授予单位 | 中国科学院兰州化学物理研究所 |
| 导师 | 吕功煊 |
| 关键词 | 甲醇部分氧化 氢气 活性中心 载体 Methanol Partial oxidation Hydrogen Supporter Active Species |
| 学位专业 | 物理化学 |
| 中文摘要 | 本文详细研究了Cu/Cr、Cu/Zn、Cu/Fe、Cu/Ce等多种催化剂对甲醇部分氧化制氢的反应性能以及催化剂本身的制备化学规律，结合多种表征手段表征了催化剂表面活性Cu物种，利用Cu/SiO2作为模型催化剂详细阐明了不同Cu物种的表面化学与反应性能的关系。得到的结果对甲醇部分氧化制氢催化剂研究具有重要的参考价值。 1．系统地研究了Cu/Cr催化剂的制备化学和构效关系，发现Cu/Cr催化剂是一种高效的甲醇部分氧化制氢催化剂。研究表明，在所有的Cu/Cr二元催化剂中，Cu60Cr40催化剂对甲醇部分氧化反应表现出较高的活性。当Cr含量低于40％时，Cr的引入有利于提高Cu/Cr二元催化剂的BET比表面积与Cu0表面积。而更多引入Cr则导致了铜铬酸盐的生成，反而降低了催化剂的BET比表面积与Cu0表面积。催化剂的活性中心与Cu0物种有关，Cu2＋物种的存在导致了甲醇的深度氧化生成CO2，H2O。因此高的BET及Cu0比表面积有利于提高Cu/Cr二元催化剂的活性。引进的不同助剂，催化剂活性差别很大，其中Zn助剂的引入一方面提高了Cu60Cr40二元催化剂的活性，另一方面也提高了催化剂的稳定性。当Zn的引入量为10％时，Cu/Cr(6︰4)/Zn三元催化剂活性最高。XRD的测定结果表明：Cu/Cr二元催化剂失活是因为Cu0物种的烧结，Zn助剂的引入在某种程度上抑制了催化剂的烧结，从而提高了催化剂的稳定性。当催化剂前体中含有水滑石结构时，所得催化剂对CO2具有较高的选择性，但同时也降低了甲醇的转化率。 2．利用Cu/SiO2作为模型催化剂，细致地研究了催化剂上的表面活性Cu物种，发现催化剂的活性中心与Cu0有关，而大量的Cu+与Cu2+的存在不利于催化剂的活性提高。适量地引入Zn助剂，有利于提高Cu0的分散度，从而提高了催化剂的活性。而过量地引入Zn助剂，则导致催化剂中大量的Cu2O物种生成，提高了催化剂的还原温度，从而导致其活性降低。 3．应用不同载体及制备方法，研究了多种催化剂的制备化学和构效关系。在浸渍法所得催化剂中，以CeO2为载体时，CO选择性最高。而以Al2O3氧化物为载体时，活性较好，当Cu含量为10％时，活性达到最大，Cu的担载量更高时，其活性又开始下降。以共沉淀法所得Cu/Al2O3催化剂，当Cu的担载量较高时、其活性明显好于浸渍法制备的催化剂。在共沉淀法所制得催化剂中，以Fe2O3为载体时，反应产物中CO含量最低。活性评价结果表明：随Cu/Fe比的降低其活性逐渐升高，当Cu/Fe比为2︰8时，活性最好。XRD、XPS的表征结果表明：Cu-Fe催化剂在反应过程中发生了Cu物种向催化剂表面富集，从而使得Fe的引入对催化剂表面影响不大。相反地，大量引入Fe可以更好的分散表面上的Cu0物种。用沉积沉淀法制备的ZnO催化剂Cu0比表面积小，但其活性要好于共沉淀法得到的催化剂。BET与TPR的测定结果表明：尽管浸渍法所得催化剂的BET比表面积大于其它制备方法（共沉淀法、沉积沉淀法）得到的催化剂，但其催化活性要差，TPR还原温度也较低。这表明催化剂的活性除与Cu0比表面积有关外，还与其它因素相关。 |
| 学科主题 | 多相催化 |
| 公开日期 | 2014-04-14 |
| 源URL | [http://210.77.64.217/handle/362003/5475]  |
| 专题 | 兰州化学物理研究所_OSSO国家重点实验室 |
| 推荐引用方式 GB/T 7714 | 王志飞. 甲醇部分氧化制氢的研究[D]. 中国科学院兰州化学物理研究所. 2002. |
入库方式： OAI收割
来源：兰州化学物理研究所
浏览0
下载0
收藏0
其他版本
除非特别说明，本系统中所有内容都受版权保护，并保留所有权利。