乙醇脱氢合成乙酸乙酯催化剂的研究

摘要

以ZrOCl2为锆源，采用溶胶．凝胶法首先制备出Zr(OH)4凝胶，再将凝胶进行醇化处理，烘干和焙烧制得ZrO2纳米载体。以ZrO2为载体，采用浸渍法制备了负载型CuO/ZrO2催化剂。以凝胶Zr(OH)4粉末为前驱物，制备了掺杂型CuO-ZrO2催化剂。采用共沉淀法制备了共沉淀型催化剂CuO-ZrO2。以Cu和Zr的共沉淀物为前驱物，制备了Pd-CuO.ZrO2复合金属氧化物催化剂。通过XRD、N2吸附、TG-DCS、TEM、SEM和Raman对载体和催化剂进行表征。以乙醇氧化脱氢合成乙酸乙酯为探针反应，考察了不同制备方法对CuZrO系列催化剂的催化性能的影响。 研究表明：制备的Z1O2载体具有较大的比表面积、孔容和均匀的孔径分布；在不同制备方法所得的样品中，共沉淀型CuO.ZrO2催化剂比表面积和孔体积是最大的；对于掺杂型催化剂CuO-ZrO2、共沉淀催化剂CuO-ZrO2而言，活性组分的加入可延迟Zr02的相变，且掺杂型的延迟效果更为显著；对Pd-CuO.ZrO2研究表明Pd和Cu两种元素的加入可以极大的改变ZrO2的晶相结构，远比单金属Cu含量增加更有效。 本文对制备的CuZrO系列催化剂催化性能进行了考察。发现CuZrO系列催化剂对乙醇的催化氧化具有较高的活性，CuO作为活性组分可以明显的提高乙酸乙酯的选择性。实验考察了反应温度、空气流速、催化剂焙烧温度、活性组分含量以及不同制备方法对催化剂催化性能的影响。催化剂活性变化规律为：共沉淀型>掺杂型>负载型。本文对催化反应进行了工艺条件优化，优化的工艺条件为：Cu含量为6％，550℃焙烧，反应温度为473 K，反应气流速30mL/min。掺杂型CHO-ZrO2的活性处于负载型和共沉淀型之间，乙醇转化率为28％，乙酸乙酯选择性为83％；共沉淀型CuO.ZrO2活性最好，乙醇转化率为39％，乙酸乙酯选择性为88％。同时实验表明催化剂在反应过程中表现出了较好的稳定性。Pd-CuO.ZrO2催化剂活性评价表明：Pd的加入可以提高催化剂对乙醇的转化率性，但对于乙酸乙酯的选择性不利。

目录

声明

第一章绪论

1.1乙酸乙酯的性质及应用

1.1.1乙酸乙酯的性质

1.2.2乙酸乙酯的应用

1.2乙酸乙酯的合成方法及国内外生产状况

1.2.1乙酸乙酯的合成方法

1.2.2乙酸乙酯的国内外生产状况

1.3催化脱氢的反应机理分析

1.3.1催化剂脱氢的一般机理

1.3.2醇脱氢生成酯的机理

1.4乙醇脱氢合成乙酸乙酯催化剂的研究进展

1.5锆基催化剂的研究进展

1.6本课题研究的目的

第二章实验技术

2.1主要实验药品、仪器

2.1.1实验药品

2.1.2实验仪器

2.2催化剂的制备

2.3催化剂活性的评价

2.4催化剂的表征

第三章催化剂的表征

3.1 ZrO2的性质

3.2醇化的ZrO2和未醇化ZrO2的比较

3.3 CuZrO系列催化剂的表征

3.3.1孔结构参数

3.3.2 XRD

3.3.3 SEM

3.3.4 TEM

3.3.5 Raman

3.3.6 TG-DSC

3.4 Pd对CuO·ZrO2催化剂结构的影响

3.5结论

第四章活性评价

4.1实验分析

4.2实验结果讨论与分析

4.2.1不同活性组分对催化性能的影响

4.2.2催化剂反应机理分析

4.2.3掺杂催化剂CuO-ZrO2活性评价

4.2.4共沉淀催化剂CuO·ZrO2活性评价

4.2.5不同催化剂的性能比较

4.2.6 Pd-CuO·ZrO2催化剂活性评价

4.3结论

参考文献

致谢

硕士期间发表的论文