低温合成甲醇Cu/MgO/Fe2O3催化剂制备工艺及性能研究

摘要

低温合成甲醇是热力学有利的反应，但是活化能高，反应速度慢，高效催化剂的研究受到关注。均相催化剂低温活性很高，但是很容易被原料气中的CO2和H2O杂质中毒;多相催化剂的低温活性与平衡转化有差距，有待提高。本文围绕改善Cu/MgO催化剂的低温甲醇合成性能，从制备工艺和反应途径两方面考虑，研究了制备方法、元素配比、助剂添加、反应条件对CO/H2/CO2原料气转化行为及产物甲醇选择性的影响。结合制备样品的物相、形貌、表面积、吸附性能表征，分析了催化剂微观形貌、助剂对催化性能的影响。
　　1、共沉淀法制备Cu/MgO催化剂，当沉淀温度为60℃、Cu/Mg摩尔比为3时，150℃合成甲醇活性最高，CO转化率为17.3％，液相产物甲醇选择性为100％;反应中产生了CO2。随着反应温度从150℃升高至200℃，CO2的生成量增加，液相中除了甲醇，还副产甲酸乙酯。相比，175℃反应活性最佳。
　　2、溶胶-凝胶燃烧法制备Cu/MgO(Cu/Mg=3)催化剂，当溶胶pH值为7，金属离子与柠檬酸化学计量比为1时，150℃合成甲醇活性最高，CO、CO2转化率分别为19.8％和9.9％，液相产物甲醇选择性为100％，二者同步转化。催化剂微观形貌为蜂窝状多孔结构，表面积为76.3m3/g，高于共沉淀法样品。此外，制备过程中形成的干凝胶经惰性N2气氛煅烧后生成金属铜，无需还原程序制备。
　　3、共沉淀法、溶胶-凝胶燃烧法制备了Cu/MgO/Fe2O3(3/0.75/0.25)催化剂，后者150°C合成甲醇活性更高，稳定性更好，CO、CO2转化率分别为22.3％和37.1％，显著高于Cu/MgO催化剂，液相产物甲醇选择性为94.6％，副产物为甲酸乙酯。程序升温脱附表明，Fe2O3对CO2吸附性能强，有助于通过逆水煤气变换反应促进CO2转化。引入Fe2O3助剂改善了催化剂的低温合成甲醇活性，以及抗CO2和H2O中毒性能。

目录

声明

摘要

第一章 文献综述

1．1 低温合成甲醇研究的必要性

1．2 低温合成甲醇催化剂研究现状

1．3 甲醇合成机理

1．4 制备方法

1．5 选题目的及方案

第二章 实验部分

2．1 原料及仪器

2．2 催化剂制备

2．3 催化剂表征

2．4 催化剂活性评价

第三章 共沉淀法Cu／MgO催化剂低温合成甲醇活性

3．1 沉淀化学组成对Cu／MgO的影响

3．2 Cu／Mg摩尔比对Cu／MgO活性的影响

3．3 反应温度对Cu／MgO活性的影响

3．4 小结

第四章 溶胶-凝胶燃烧法Cu／MgO低温合成甲醇活性

4．1 溶胶pH值的影响

4．2 柠檬酸加料量对活性的影响

4．3 煅烧气氛对活性的影响

4．4 小结

第五章 Cu／MgO／Fe2O3催化剂低温甲醇合成活性研究

5．1 共沉淀法制备Cu／MgO／Fe2O3催化剂

5．2 溶胶-凝胶燃烧法制备Cu／MgO／Fe2O3催化剂

5．3 Fe在低温合成甲醇过程中的作用

5．4 小结

第六章 总结

参考文献

致谢

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