溶胶-凝胶法制备Cu-ZnO-ZrO2催化剂:柠檬酸用量对催化剂性能的影响

摘要

采用溶胶-凝胶法以铜、锌、锆硝酸盐和柠檬酸为原料,改变柠檬酸用量,制备出一系列Cu-ZnO-ZrO2催化剂.通过X射线衍射仪(XRD)、热重分析仪(TG-DTG-DTA)、H2程序升温还原(H2-TPR)、CO2程序升温脱附(CO2-TPD)、红外光谱仪(FTIR)及BET比表面积等表征手段对干凝胶及催化剂理化性能进行测试,并在催化反应活性评价装置上对催化剂的CO2加氢合成甲醇反应活性进行评价,研究凝胶过程中Cu2+、Zn2+、Zr4+与柠檬酸结合方式对催化剂性能的影响.结果 表明:改变柠檬酸用量可调控Cu2+、Zn2+、Zr4+与羧酸的配位方式,配位能力较强的Cu2+、Zn2+在凝胶制备过程中参与三维网络的构筑,而配位能力相对较弱的Zr4+游离于三维网络之外,从而差异化地调控催化剂中活性组分CuO、ZnO、ZrO2晶粒尺寸大小.当柠檬酸的摩尔量为金属离子摩尔量的1.5倍时,催化剂中的活性成分CuO、ZnO、ZrO2晶粒尺寸相互匹配,表现出较好的CO2加氢合成甲醇催化性能.