浸渍法制备Ru-Zn/ZrO2催化剂及其苯选择加氢反应性能研究

摘要

己二酸和己内酰胺是制备尼龙-66和尼龙-6的原料，传统的环己烷催化氧化路线存在单程产率低，产物复杂，副产物无法再利用等缺点，而新的苯选择加氢制环己烯路线具有绿色、节能和安全等优点，备受人们关注。然而，苯选择加氢制环己烯在热力学上是不利的，通过制备特殊结构的催化剂和催化体系从动力学上促进环己烯的生成是研究的核心。本论文对浸渍法制备Ru-Zn/ZrO2催化剂进行了详细研究，主要工作如下:
　　一、分步浸渍法制备负载型Ru-Zn/ZrO2催化剂研究:提出分步浸渍法制备负载型Ru-Zn/ZrO2催化剂，研究不同Zn含量对催化剂反应性能的影响，当Ru为10.0 wt％，Zn为2.78wt％时，催化剂的环己烯选择性(S50)达到81.6％，略高于工业催化剂水平，比活性(γ50)大于800g苯/(gRu·h)，是工业催化剂的4倍以上，可节省贵金属Ru的使用量;研究还原后碱处理对催化剂催化性能的影响，发现还原后碱处理有利于提高催化剂环己烯选择性;对催化剂还原温度进行考察，发现200℃还原，催化剂的环己烯选择性最佳;考察催化剂多次反应的稳定性，当催化剂用量为0.9g时，催化剂表现了较好的稳定性，因此具有很好的工业应用价值。同时考察了催化剂制备过程中Ru含量、Zn的前驱体、其他助剂等因素对催化剂性能的影响，还考察了反应时间、催化剂用量、ZnSO4添加量、搅拌速度、反应压力、反应温度等因素对催化剂反应性能的影响。
　　二、载体结构对Ru-Zn/ZrO2催化剂性能影响研究:先制备不同结构的ZrO2载体，然后制备负载型Ru-Zn/ZrO2催化剂，考察载体结构对催化剂环己烯选择性的影响。研究发现当载体的二次粒径较小，比表面积适中，孔径较大，具有一定孔容和结晶度的ZrO2载体有利于提高催化剂的反应性能。
　　三、Ru-Zn催化剂选择催化加氢机理浅析:通过共沉淀法制备非负载Ru-Zn催化剂，用电镜观察到了反应后碱式硫酸锌的形貌，通过对比不同条件下催化剂的性能，提出催化剂Ru晶格表面缺陷有利于提高催化剂环己烯选择性，碱式硫酸锌包裹在催化剂表面有利于锁住水分，使催化剂表面的滞水层更厚，从而提高环己烯选择性。

目录

声明

致谢

摘要

1．文献综述

1．1 引言

1．2 合成纤维简介

1．2．1 合成纤维的历史

1．2．2 合成纤维单体主要生产工艺介绍

1．2．3 合成纤维及原料的市场情况

1．3 苯选择加氢的研究进展

1．3．1 苯选择加氢催化剂技术发展历史及现状

1．3．2 苯选择加氢的热力学和动力学

1．3．3 苯选择加氢的反应条件

1．3．4 苯选择加氢催化剂的制备

1．4 本论文的选题思想和研究内容

2．实验方法

2．1 化学试剂

2．2 实验仪器设备

2．3 催化剂反应性能评价

2．4 催化剂的表征

3．分步浸渍法制备Ru-Zn／ZrO2催化剂及其催化性能研究

3．1 引言

3．2 催化剂制备

3．3 催化剂表征

3．4 催化剂性能

3．4．1 Zn含量的影响

3．4．2 碱处理时NaOH浓度的影响

3．4．3 还原温度的影响

3．4．4 催化剂稳定性考察

3．4．5 催化剂Ru含量的影响

3．4．6 Zn物种前驱体的影响

3．4．7 助剂的影响

3．4．8 无机盐添加量的影响

3．4．9 反应时间和催化剂用量的影响

3．4．10 搅拌速率的影响

3．4．11 氢压的影响

3．4．12 反应温度的影响

3．5 本章小结

4．ZrO2载体的制备及其对催化剂性能的影响

4．1 引言

4．2 ZrO2载体的制备

4．3 催化剂的催化性能与表征

4．4 本章小结

5．Ru-Zn催化剂催化机理浅析

5．1 引言

5．2 沉淀剂NaOH量的确定

5．3 催化剂制备

5．4 催化剂性能与表征

5．5 本章小结

6．结论与展望

6．1 全文总结

6．2 展望

参考文献

作者简介

攻读硕士期间发表的论文