铈锆复合氧化物负载氧化钌催化甲醇选择氧化合成甲酸甲酯

摘要

采用等容浸渍法,制备了t-ZrO_2,m-ZrO_2,CeO_2和CexZr1-xO(x=0.05~0.8)负载RuO_x催化剂,研究了载体对RuO_x物种的结构及其催化甲醇选择氧化反应性能的影响。通过XRD,Raman,XPS和H2-TPR等手段对这些催化剂进行表征,发现当Ru表面密度为0.23~0.43Ru·nm-2时,RuO_x物种以高分散形式存在,该结构含有Ru=O键以及与载体之间的Ru-O-S(S表示载体阳离子)键,且其Ru 3d5/2结合能为281.6 e V。这些结果表明高分散RuO_x物种以Ru O2-4结构形式存在。H2-TPR结果表明,CeO_2和CexZr1-xO(x=0.05~0.8)载体相比于tZrO_2和m-ZrO_2载体具有更加优异的氧化还原性能。RuO_x/CeO_2催化甲醇选择氧化反应活性显著优于RuO_x/t-ZrO_2和RuO_x/m-ZrO_2催化剂。随Ce含量增加,RuO_x/CexZr1-xO(x=0~1.0)催化反应活性逐渐增大,反映出氧化还原性载体能够促进高分散RuO_x催化剂的活性。同时,甲酸甲酯产物的选择性也随之升高,反应温度为100℃时,在~20%甲醇转化率下,甲酸甲酯选择性可达81.5%。