钙钛矿为前驱体的负载型铑基催化剂用于合成气制备低碳醇反应的研究

摘要

低碳混合醇作为优良的汽油添加剂，不仅可以提高汽油的辛烷值，还可以减少来源于传统化石燃料燃烧产生的SO2等污染气体的排放，近年来引起了人们的广泛关注。由煤炭合成气（CO+H2）合成低碳混合醇是一条可行的技术路线，一直是国内外的研究热点。Rh基催化剂用于低碳醇反应已有了较长时间历史，但仍存在着类似活性较低、价格昂贵、稳定性较差等诸多问题，这些问题限制了其大规模应用。因此，探究一些创新性的方法应用于该体系催化剂，改善其催化活性具有重要意义。
　　文献中关于铑基催化剂的制备主要采用传统的浸渍法，该方法容易造成活性组分与助剂随机分布，影响其相互作用，产生大量的副产物。本文主要通过改变催化剂的前驱体，将活性组分Rh与相应助剂首先放入钙钛矿大分子中，进一步还原，活性组分Rh与助剂之间具有较近的相互位置，从而增强其相互作用。钙钛矿复合氧化物组成多样，制备方法简单，A、B位离子均可被部分或全部取代。通过B位元素的部分取代，常用助剂可以进入钙钛矿构型中与Rh共存于一个大分子中。
　　本文采用了柠檬酸络合-浸渍法，首先制备了常见载体负载的负载型LaRh0.33Mn0.67O3催化剂。对比传统的Mn助剂促进的铑基催化剂，钙钛矿前驱体的催化剂在活性方面有了一定提升并维持了醇类选择性。表明该催化剂中锰氧化物表现出与文献中报道的相似的促进作用，但促进作用得到增强。
　　随后采用改进的柠檬酸络合-浸渍法制备了不同负载量的YRhO3/ZrO2,YRh0.5Fe0.5O3/ZrO2催化剂，重点探究了钙钛矿前驱体对Rh-Fe双金属催化剂的促进作用。YRh0.5Fe0.5O3/ZrO2催化剂表现出较好的反应活性与稳定性，及更高的总醇选择性。更为重要的是乙醇在总醇中占到接近75％(wt.%)的比重。载体氧化锆表面大量均匀分散的Rh-Fe双金属合金的形成是该催化剂高性能表现的主要原因:钙钛矿前驱体将活性组分铑与助剂铁氧化物放入同一个大分子中，经过还原几乎所有的铑、铁元素都以Rh-Fe合金的形式存在。这些双金属合金大大的促进了CO迁移，进而表现出更好的催化活性。

目录

声明

第一章 绪论

1.1 煤基低碳醇合成反应的研究背景

1.2 低碳醇合成铑基催化剂研究概况

1.3 稀土钙钛矿复合氧化物

1.4 本论文研究目的，思路，内容和创新点

第二章 实验装置与方法

2.1 实验试剂及仪器设备

2.2 样品的制备

2.3 催化剂的性能测试

2.4 催化剂的表征

第三章 La Rh（Mn）O3基催化剂用于低碳醇合成反应的研究

3.1 引言

3.2 实验部分

3.3 结果与讨论

3.4 小结

第四章 Y Rh（Fe）O3基催化剂用于低碳醇合成反应探究

4.1 引言

4.2 实验部分

4.3 结果与讨论

4.4 小结

第五章 结论与展望

5.1 结论

5.2 存在的问题

5.3 本论文的创新点

参考文献

发表论文和参加科研情况说明

致谢