新型co2加氢合成甲醇碳负载cuo%2fzno催化剂的研究论文论文.pdf

锌苤昙/J大-了 UDC 密级学位论文新型C02加氢合成甲醇的碳负载CuO/ZnO催化剂研究作者姓名:段华美指导教师: 翟玉春教授东北大学冶金物理化学研究所 Paul : 博士学科类别: 工学学科专业名称: 冶金物理化学论文提交日期: 2014年9月论文答辩日期: 2014年12月学位授予日期: 2015年1月答辩委员会主席:郝士明评阅人东北大学 2015年1月 A Dissertation inPhysical Chemistry ofMetallurgy ANew C02 Hydrogenation toMethanol Catalyst—Carbon Supported CuO/ZnO By Duan,Huamei Supervisor:Professor Zhai,Yuchun Professor Webley, ,Yunxia Northeastern Universi锣 January 2015 独创性声明本人声明,所呈交的学位论文是在导师的指导下完成的。论文中取得的研究成果除加以标注和致谢的地方外,不包含其他人己经发表或撰写过的研究成果,也不包括本人为获得其他学位而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均己在论文中作了明确的说明并表示谢思。学位论文作者签名:彳奠哞关于’l旦p匕义,|F侣佥自:’I?,’’日期:劲f中。I2。31 学位论文版权使用授权书本学位论文作者和指导教师完全了解东北大学有关保留、使用学位论文的规定:即学校有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘,允许论文被查阅和借阅。本人同意东北大学可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索、交流。作者和导师同意网上交流的时间为作者获得学位后: 半年口一年口一年半口学位论文作者签名:’渤k 两年口导师签名: 签字日期:劲f峰。I≥.弓1 签字日期: 令爱。,≮东北大学博士学位论文摘要新型C02加氢合成甲醇碳负载CuO/ZnO催化剂的研究摘要工业生产甲醇通常采用由Cu、ZnO和A1203组成的催化剂,通过非均相催化CO和 H2为主的合成气合成甲醇。作为碳源,C02也是很好的原料。将C02和H2合成甲醇就是其中一种可行的方案。将C02为原料合成化工原料或燃料,不但可以解决当今化石燃料日渐短缺的问题,又可以回收利用温室气体C02,变废为宝。但是以C02和H2为原料合成甲醇与以C0和H2为主的合成气为原料合成甲醇存在许多不同之处。最为关键的一点,以C02为原料气时,催化剂所在的气氛不同,这种气氛中水分的含量更高,现有催化剂效果不理想。因此,开发专门以C02为原料合成甲醇的新型催化剂十分必要。长期以来,碳材料因其具有许多优良的特性一直作为催化剂载体被广泛应用。具有有序孔道结构、高比表面积和比孔容,孔径分布集中的介孔碳,以及同样具有高比表面积和比孔容、并且来源广、价格便宜的椰壳活性炭,都是理想的催化剂载体材料。(MC)和椰壳活性炭(AC)作为载体,采用一步法、沉淀法、、浸渍法和分步负载法制备了一系列用于C02加氢合成甲醇的催化剂。采用XRD、XPS、N2等温吸附/脱附、Cu金属面积、、SEM和TEM 等技术对催化剂进行了表征,并测试了催化剂的催化性能。结合催化剂的表征结果分析了各种合成方法对催化剂催化性能的影响,探索了甲醇合成过程的机理。在空白试验和载体的催化性能测试中,没有检测到C02的转化以及甲醇的生成。%,甲醇选择性为56%, nⅡ。以介孔碳(Mc)作为载体制备甲醇合成催化剂: 。通过考察不同焙烧温度和升温速率等条件表明,较高焙烧温度(700℃)条件下得到的催化剂的比表面积较高,孔道结构发育更完全;较快升温速率(20℃/min)制得的催化剂中金属、金属氧化物分散度高,粒径均匀。但一步法合成的催化剂没有催化活性。 (包括加入Cu Zn沉淀;Cu沉淀;Zn沉淀;共沉淀)以MC为载体制得了催化剂。加入Cu Zn沉淀和在MC上共沉淀Cu、Zn的催化剂中金属和金属氧化物以簇的形式分散在MC载体中,具有催化活性。其中,共沉淀法制备的样品 ,%,甲醇选择性为28%, mmol “~。通过对这些催化剂的研究表明,甲醇催化剂的活性中心是C吡nO的临界面。 、Cu20和znO,高度分散在碳的孔道结构中。氨处