聚乙二醇介质对浆态床合成气制乙醇催化性能的影响

摘要

乙醇作为一种优质的液体燃料，被认为是替代和节约汽油的最佳燃料之一，同时被广泛地应用于化学品、燃料和聚合物等产品的原料合成，也被用作商业添加剂和其他应用。目前，合成气催化转化乙醇路线是煤炭资源清洁高效利用的重要途径之一，也是一种有前途的合成工业，可以创造更多的经济价值。
　　本课题组针对浆态床反应器的使用特性提出了完全液相制备技术，并利用此法制备了Cu基催化剂用于CO加氢反应，意外发现催化剂具有高乙醇选择性，但其重复性差。在前期工作中，课题组利用完全液相法制备催化剂时都是采用液体石蜡作为热处理介质和浆态床反应介质，随着绿色化学的提出，反应介质的选择也受到进一步的重视。因此，本文采用安全无毒且不挥发不可燃的聚乙二醇（PEG）作为液体介质，考察了不同分子量的聚乙二醇（400、600、800和1000）作为热处理介质和反应介质对C302催化剂结构和性能的影响，同时考察了 CuZnAl比例的不同及聚乙二醇600与液体石蜡交互作用对催化剂结构和性能的影响，并采用 XRD、H2-TPR、NH3-TPD-MS、BET、XPS、H2-TPD-MS、CO-TPD-MS等方法对催化剂进行表征，得出以下结论：
　　1.以不同分子量的聚乙二醇为反应介质将 C302用于一氧化碳加氢反应，产物中均有乙醇生成，其中以PEG600作为反应介质时催化剂表现出良好的活性，其乙醇的选择性达25.21％。
　　2. PEG600同时作为热处理和反应介质，CuZnAl比为2:1:0.8时的催化剂的CO转化率和乙醇选择性最高，分别达到33.49%和35.49%。
　　3.采用聚乙二醇600与液体石蜡进行交互作用时，CuZnAl催化剂产物分布和催化剂结构具有显著的差异，由活性数据进一步证实，乙醇的出现并不是由聚乙二醇分解而来，同时发现引入液体石蜡可以提高催化剂的稳定性，但同时也抑制了乙醇的生成。
　　4.高乙醇选择性的催化剂应同时具备：催化剂中存在难还原的 Cu+，有利于形成Cu+-Cu0之间的协同作用，且弱酸中心多，表面Zn富集，同时发现催化剂的孔径较大或者反应过程中孔径的增加会有利于反应物分子在孔道中的扩散。
　　5．聚乙二醇介质的引入拓展了完全液相法的应用领域，且丰富了催化剂制备技术，同时产物中乙醇的出现为合成气催化转化制取乙醇提供了新思路。

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第一章 前 言

1.1 选题背景及意义

1.2 乙醇的性质及用途

1.3 乙醇合成的技术路线

1.4合成气催化法合成乙醇的主要催化剂

1.5 催化剂的制备方法

1.6 聚乙二醇在催化剂制备和催化反应中的应用研究

1.7 本课题研究内容

第二章 实验部分

2.1 实验仪器及药品

2.2 催化剂的制备

2.3 催化剂反应性能评价

2.4 催化剂表征

第三章 不同分子量的聚乙二醇介质对浆态床合成气制乙醇催化性能的影响

3.1 前言

3.2 实验部分

3.3 催化剂活性评价结果

3.4 催化剂表征结果

3.5 聚乙二醇600分解验证实验

3.6 本章小结

第四章 在PEG600介质中不同CuZnAl配比对催化剂结构及性能的影响

4.1 前言

4.2 实验部分

4.3 催化剂活性评价的结果

4.4 催化剂表征结果

4.5 本章小结

第五章 聚乙二醇与液体石蜡介质交互作用对催化性能的影响

5.1 前言

5.2 实验部分

5.3 催化剂活性评价的结果

5.4 催化剂表征结果

5.5 本章小结

第六章 结论与建议

6.1 结论

6.2 建议

参考文献

致谢

攻读硕士期间发表论文