Cu/Zn/Al/Mn催化剂上CO/CO2加氢合成甲醇特性研究

利用共沉淀法制备了四组分的Cu-Zn-Al-Mn和Cu-Zn-Al-Ce催化剂以及三组分的Cu-Zn-Al催化剂。利用组成H2/CO/CO2/N2=66/27/3/4(体积比)的富CO原料气对催化剂进行了活性评价，并研究了温度、压力和空速等反应条件对催化剂活性的影响。结果发现添加适量的锰助剂能显著提高催化剂的活性和热稳定性。利用SEM和XRD方法进行了催化剂的结构和形貌表征，同样表明锰助剂可以起到阻止CuO晶粒长大和促进CuO分散作用。利用富CO2的生物质原料气体积比为H2/CO/CO2/N2=50/25/20/5对Cu-Zn-Al-Mn催化剂进行的评价表明：Cu-Zn-Al-Mn催化剂上CO/CO2加氢合成甲醇的甲醇产率和选择性均有下降，在试验范围内，甲醇产率下降11％～25％，选择性为93％～95％。     

以类水滑石为前驱体的Cu/Zn/Al/(Zr)/(Y)催化剂制备及其催化CO_2加氢合成甲醇的性能

采用共沉淀法合成了Cu:Zn:Al:Zr:Y原子比分别为2:1:1:0:0、2:1:0.8:0.2:0、2:1:0.8:0:0.2和2:1:0.8:0.1:0.1的Cu/Zn/Al/(Zr)/(Y)类水滑石化合物.将前驱体材料在空气中500°C焙烧后得到复合金属氧化物,并将其用于CO2加氢合成甲醇反应.采用X射线衍射(XRD)、热重(TG)分析、N2吸附、氧化亚氮(N2O)反应吸附、氢气程序升温还原(H2-TPR)和H2/CO2程序升温脱附(H2/CO2-TPD)技术对所制备的样品进行表征.结果表明,Zr和Y的引入使得催化剂BET比表面积大幅增加,金属铜的比表面积和分散度均按以下顺序依次增加:Cu/Zn/AlCu/Zn/Al/ZrCu/Zn/Al/YCu/Zn/Al/Zr/Y,然而,强碱位数目占总碱位数目的比例的变化顺序为:Cu/Zn/AlCu/Zn/Al/YCu/Zn/Al/Zr/YCu/Zn/Al/Zr.活性评价结果揭示CO2转化率取决于金属铜的比表面积,甲醇选择性则随强碱位比例的增加而线性增加.因而,Zr和Y的引入有利于甲醇的合成,Cu/Zn/Al/Zr/Y催化剂上的甲醇收率最高.     

Zn0.2Zr0.8Ox固溶体催化剂的制备及其催化甲醇合成性能

以Zn(NO3)2·6H2O、Zr(NO3)4·5H2O为原料,Na2CO3为沉淀剂,采用并流共沉淀法制备了一系列不同Zn/Zr摩尔比的双金属氧化物催化剂,其结构经XRD、BET、Raman光谱、TEM和H2-TPR表征。结果表明:Zn0.2Zr0.8Ox催化剂为固溶体结构,比表面积最大达46.2 m^2·g^-1,还原性能良好。以催化CO2加氢合成甲醇为目标反应,对不同Zn/Zr摩尔比的催化剂进行性能测试,并考察了反应温度和反应时间对Zn0.2Zr0.8Ox催化剂性能的影响。结果表明:反应温度250℃、空速GHSV为12000 mL·g^-1h^-1、反应压力2 MPa和H2/CO2(体积比)=3/1时,Zn0.2Zr0.8Ox固溶体催化剂催化活性最高,二氧化碳转化率达到了3.5%、甲醇选择性高达75.4%,甲醇收率达到2.6%,且催化剂能够稳定运行100 h而不失活。     

Cu/Zn/TiO2负载型催化剂上CO2加氢合成甲醇

采用溶胶-凝胶法和浸渍法制备Cu/Zn/TiO2负载型催化剂,研究了不同Cu、Zn负载量对催化剂性能的影响,采用BET、XRD、TPR对催化剂进行了表征.考察了反应温度、压力和催化剂组成对CO2加H2催化合成甲醇的影响.     

Cu/Zn、Cu/Zn/Ni催化剂甲醇部分氧化制氢

研究了甲醇在Cu/Zn及Cu/Zn/Ni催化剂上部分氧化热耦合裂解制氢的反应,系 统地考察了不同O2/CH3OH比及反应温度下催化剂性能.当O2/CH3OH=0.2时,催化剂的性能最 佳.在同样条件下, Cu/Zn催化剂对CO的选择性较Cu/Zn/Ni催化剂低,更具优势. Cu/Zn催化 剂用于甲醇部分氧化反应时,甲醇转化率在150 h寿命实验中基本保持在90％左右. XRD谱图 表明Cu/Zn合金的生成是导致Cu/Zn系催化剂在甲醇裂解反应中快速失活的主要原因,而在部 分氧化反应中, O2的存在可抑制Cu/Zn合金的生成,使Cu/Zn催化剂表现出高度的稳定性.     

超临界甲醇中Ce/Cu/Zn/Al催化木质素制备酚类化合物的研究

采用共沉淀法制备Ce/Cu/Zn/Al催化剂,并将其应用于超临界甲醇中木质素的催化液化.考察单因素条件对木质素转化率和生成酚类的影响,得到最佳反应条件:反应温度320℃,反应时间120 min,催化剂用量150 mg,初始压力2 MPa,木质素的转化率达到67.33%,酚类产率达到30.84%.同时,以苯酚及愈创木酚为模型物,比较有无催化剂对液化产物分布或选择性生成的影响. Ce/Cu/Zn/Al催化剂的加入促进了甲醇的重整及其与模型化合物苯酚、愈创木酚的烷基化反应,从而生成了大量的烷基苯酚.     

CO2辅助老化制备的Cu/ZnO/Al2O3催化剂上CO2加氢制甲醇

对传统共沉淀法进行改进,在老化阶段通入CO2促进母液中前驱体物相的转变,制备了Cu/ZnO/Al2O3催化剂.N2吸附、X 射线衍射、场发射扫描电子显微镜、程序升温还原、程序升温分解结果表明,改进共沉淀法制备的催化剂前驱体中碱式硝酸铜更易转变为碱式碳酸铜,从而提高了前驱体的稳定性,并使得焙烧后的催化剂具有较大的比表面积...     

Fe改性工业Cu/Zn/Al催化剂上甲醇水蒸气重整反应制氢的研究

在Fe改性工业Cu/Zn/Al催化剂上进行了甲醇水蒸气重整反应的研究.在常压下考察了Fe含量的变化、反应温度、进料空速对反应的影响规律.反应结果表明,Fe的存在可以促进水煤气变换反应,显著降低产物中的CO含量,从而证明了在Cu/Zn/Al催化剂上甲醇水蒸气重整反应和水煤气变换反应同时发生.     

液相还原法制备Cu/Zn/Al/Zr催化剂用于CO_2加氢合成甲醇（英文）

近年来,由于大气CO_2浓度增加引起的温室效应正日益威胁着人类的生存与发展,CO_2的捕获与利用是有望解决温室效应和能源危机的有效途径.CO_2催化转化为甲醇成为众多研究者关注的焦点,这是因为甲醇不仅是一种重要的基本化工原料,也是一种洁净的绿色燃料和能源载体.Cu基催化剂广泛应用于CO_2加氢合成甲醇反应,并表现出良好的催化性能.通常,金属催化剂的制备是采用H_2对金属氧化物进行还原.然而,传统的气相还原过程伴随着强烈的热效应,且需要在高温(473-573 K)下进行,会引起表面铜颗粒长大并加速其聚集烧结,使得活性组分利用率下降.近年来,以NaBH_4为还原剂的液相还原法逐渐受到人们的重视,该方法操作简单、快捷且条件可控,反应在低温下进行,放出的热量可在液相环境中迅速得到转移,大大抑制了铜颗粒的聚集.因此,液相还原法可制备出高铜分散度、高活性的催化剂.焙烧温度对铜基催化剂结构和催化性能的影响已得到广泛探究,但这仅限于含二价铜物种催化剂,焙烧温度对含多种铜价态催化剂的影响未见报道.由于液相还原法制备的催化剂含有还原态的铜物种(Cu~0和Cu~+),它们比Cu~(2+)具有更强的流动性,因此在后续的焙烧过程中催化剂更容易发生烧结和聚集.本文采用液相还原法合成了Cu/Zn/Al/Zr催化剂,分别于423,573,723和873 K焙烧后用于CO_2加氢合成甲醇反应,考察了焙烧温度对制备的铜基催化剂结构性质和催化性能的影响,并与传统共沉淀法制备的催化剂进行了对比.结果显示,随着焙烧温度升高,铜物种聚集作用增强,金属铜颗粒尺寸增大,873 K时烧结出现显著增强.由于比表面积随焙烧温度升高而减小,高温度焙烧的催化剂具有小的表面碱性位数目.焙烧温度会影响催化剂中铜物种与其它组分的相互作用,进而影响催化剂的还原.随着焙烧温度的升高,催化剂的还原温度逐渐降低,表面Cu~+/Cu~0的比例先增后减.CO_2加氢活性评价显示,液相还原法制备的催化剂具有更高的催化活性,尤其是甲醇选择性;随着焙烧温度升高,催化剂的CO_2转化率和甲醇选择性先增后减,CZAZ-573催化剂具有最高活性,且在1000 h长周期活性测试中表现稳定.CO_2转化率与催化剂暴露金属铜的比表面积密切相关.相比Cu~0,产物甲醇更容易在Cu~+表面催化生成,催化剂表面的Cu~+/Cu~0比与甲醇选择性的变化规律一致.通过调控焙烧温度可得到高Cu比表面积以及高Cu~+/Cu~0比的催化剂,有利于CO_2加氢生成甲醇.     

酸碱性硅溶胶对浆状Cu/Zn/Al催化剂性能的影响

在完全液相法研究发现的基础上,选用酸、碱性硅溶胶,制备Cu/Zn/Al/Si浆状催化剂,采用X射线衍射(XRD)、氢气程序升温还原(H₂-TPR)、红外光谱分析(FT-IR)、氮气吸附、氨气程序升温脱附(NH₃-TPD)、X射线光电子能谱(XPS)、透射电子显微镜(TEM)等对催化剂进行了表征。结果表明,两类硅溶胶引入Cu/Zn/Al催化体系后,与前驱体制备环境一致的酸性硅溶胶能显著提高催化剂的CO的转化率和二甲醚的选择性,最高分别可达65.38%和76.26%。酸性硅溶胶削弱了Cu与其他组分的相互作用力,催化剂表现为易于还原、晶粒度大,暴露出丰富的反应所需的Cu⁰活性晶面。此外,硅溶胶的酸碱性质还改变催化剂酸中心的强度和数量且使强、弱酸中心均向低温方向迁移,酸性硅胶制备的催化剂中弱酸中心数量多,进而提高了催化剂活性和二甲醚的选择性。大比表面积和介孔孔隙丰富的催化剂孔结构亦有利于催化剂活性和二甲醚选择性的提高。     

醇脱氢制酯Cu/Zn/Al/Zr催化剂的表征

醇脱氢制酯Ｃｕ／Ｚｎ／Ａｌ／Ｚｒ催化剂的表征温涛潘伟雄孙旭辉（清华大学化学系Ｃ１国家重点实验室，北京１０００８４）关键词Ｃｕ／Ｚｎ／Ａｌ／Ｚｒ催化剂，乙醇，乙酸乙酯，脱氢，表征分类号Ｏ６４３／ＴＱ４２自Ｅｌｉｏｔｔ等［１］报道在Ｃｕ／Ｚｎ／Ａｌ催化...     

超细CuO/ZnO/TiO2-SiO2的表征和CO2加氢合成甲醇性能研究

用溶胶-凝胶法制备了铜、锌质量分数不同的超细Cu/ZnO/TiO2-SiO2催化剂。通过BET、TPR、XRD及FT-IR等方法对催化剂前驱体CuO/ZnO/TiO2-SiO2的物化性能进行表征。用固定床连续流动微反装置，考察催化剂CO2加氢合成甲醇的催化性能。研究结果表明，溶胶-凝胶法制备的CuO/ZnO/TiO2-SiO2催化剂比表面较大（240 m2/g～590 m2/g），孔径分布单一，晶相组成为CuO。随着铜、锌质量分数的增大，催化剂的比表面积减小，最可几孔径增大; CuO微晶结晶度增大,同时微晶尺寸逐渐增大至20 nm。催化剂具有较高的反应活性和选择性，当氧化铜、氧化锌质量分数各为25%时，在260 ℃，2 500 h－1，CO2∶H2=1∶3（mol比），2.0 MPa的反应条件下，甲醇时空收率为0.126g/(h·g)。     

Characterization and performance of Cu/ZnO/Al_2O_3 catalysts prepared via decomposition of M(Cu,Zn)-ammonia complexes under sub-atmospheric pressure for methanol synthesis from H_2 and CO_2

Methanol synthesis from hydrogenation of CO2 is investigated over Cu/ZnO/Al2O3 catalysts prepared by decomposition of M(Cu,Zn)-ammonia complexes (DMAC) at various temperatures.The catalysts were characterized in detail,including X-ray diffraction,N2 adsorption-desorption,N2O chemisorption,temperature-programmed reduction and evolved gas analyses.The influences of DMAC temperature,reaction temperature and specific Cu surface area on catalytic performance are investigated.It is considered that the aurichalcite phase in the precursor plays a key role in improving the physiochemical properties and activities of the final catalysts.The catalyst from rich-aurichalcite precursor exhibits large specific Cu surface area and high space time yield of methanol (212 g/(Lcat·h);T=513 K,p=3MPa,SV=12000 h-1).     

以类水滑石为前驱体的Cu/ZnO/Al2O3催化剂用于COx加氢合成甲醇：CO在反应混合物中的作用

近年来,催化CO₂加氢合成甲醇被视为有望解决温室效应和燃料枯竭的有效途径。目前,铜基催化剂因具有较高的反应活性被广泛应用于工业生产。然而,竞争逆水煤气变换反应产生的CO导致甲醇选择性较低,同时副产物水引起Cu发生不可逆烧结,进而降低甲醇产率。众所周知,CO能够调整分子的表面竞争吸附和活性位的氧化还原行为,本工作拟向原料气中掺入具有还原性的CO以抑制逆水煤气变换反应和防止表面氧化中毒。另一方面,通常认为铜基催化的CO₂加氢制甲醇是结构敏感性反应,不同的前驱体能够显著影响催化剂结构和形貌,进而影响催化活性。因此,我们首先通过共沉淀法和蒸氨法制备了含有类水滑石前驱体(CHT-CZA)和复合物前驱体(CNP-CZA)结构的Cu/ZnO/Al₂O₃催化剂。随后,为探究CO掺杂后反应机理,在250 ℃,5 MPa的反应条件下,含有不同比例CO的原料气中(CO₂:CO:H₂:N₂ = x:(24.5 - x):72.5:3)评价两种催化剂对甲醇合成的性能。评价结果显示两种催化剂反应性能趋势相同,随着CO含量增加,CO₂转化率和STY_H2O不断降低,STY_MeOH逐渐增加。X射线光谱(XPS)显示随CO含量增加,催化剂表面还原性Cu比例增加。评价和表征结果说明CO引入抑制了逆水煤气变换反应的发生,通过还原被H₂O氧化的活性Cu表面,促使更多的活性Cu位点暴露参与甲醇合成。另一方面,透射电镜(TEM)显示掺杂的CO会过度还原而引起颗粒团聚,导致催化剂逐渐失活。相比之下,含有水滑石前驱体的催化剂在任何气氛下均表现出更加优越的反应性能和长周期稳定性。这可归因于类水滑石前驱体独特的片层结构通过结构限域作用有效避免了因CO过度还原而导致的金属颗粒团聚,从而减少活性位点损失。     

三乙醇胺改性Cu/Zn/Al类水滑石衍生氧化物催化合成气制备低碳醇

采用共沉淀法制备Cu/Zn/Al类水滑石前驱体,并用配体三乙醇胺(TEA)对其进行改性。前驱体经焙烧后成功获得TEA改性的Cu/Zn/Al催化剂。借助XRD、FTIR、H2-TPR、CO-TPD及SEM等方法对催化剂进行表征,并将其应用于合成气制备异丁醇的活性评价反应中。结果表明,TEA的加入能够改变催化剂形貌,使催化剂表面呈松散絮状结构。TEA可使类水滑石前驱体的结构发生膨胀,其焙烧获得的催化剂中有明显的晶格扭曲和晶格缺陷。TEA对催化剂结构的改变有利于Cu/Zn/Al催化剂中CuO组分的氢还原和CO在催化剂表面的化学吸附,从而促进异丁醇的合成。当TEA的添加比例为nTEA/nZn=0.5时,TEA改性的Cu/Zn/Al催化剂的催化效果达到最佳。     

不同硅源的Cu/SiO2催化糠醛加氢制2-甲基呋喃

以硅溶胶和气相二氧化硅为载体,采用氨蒸法制备了Cu/SiO₂-sol和Cu/SiO₂-aer两种催化剂,采用N₂吸附脱附、X射线衍射（XRD）、傅里叶红外光谱（FT-IR）、透射电子显微镜（TEM）、N₂O-H₂滴定、氢气程序升温还原（H₂-TPR）、氨程序升温脱附（NH₃-TPD）及X射线光电子能谱（XPS）对样品进行表征,在固定床反应器中考察两种催化剂对糠醛气相加氢制2-甲基呋喃的催化性能。结果表明,Cu/SiO₂-sol催化剂具有更好的催化活性,在150 h反应时间内,糠醛转化率为100%,2-MF选择性在91%以上。这主要归因于以硅溶胶为硅源可以生成更多页硅酸铜,还原后催化剂表面Cu的分散性更高、弱酸位更多,有利于提高糠醛的转化率与2-甲基呋喃的选择性。同时Cu/SiO₂-sol具有较大的孔容孔径,有利于降低反应过程中积炭,延长催化剂寿命。     

Cu/ZnO/Al2O3催化剂的共沉淀-蒸氨法制备及其对二氧化碳加氢制甲醇的研究

分别以碳酸铵为沉淀剂采用共沉淀-蒸氨法(CAE)和以碳酸铵(CCA)、碳酸钠(CCS)为沉淀剂采用常规共沉淀法制备了三种Cu/ZnO/Al2O3催化剂,并运用XRD,BET,TPR和N2O滴定技术对催化剂进行了表征.结果表明:采用共沉淀-蒸氨法制备的催化剂具有较小的颗粒尺寸、较大的Cu(0)比表面积;以碳酸铵为沉淀剂常...