陈 磊, 窦 梅, 窦立军, 南碎飞



Cu/SiO2、Fe/SiO2和Cu-Fe/SiO2催化乙酸气相加氢反应的研究

陈 磊1, 窦 梅1, 窦立军2, 南碎飞1

(1. 浙江大学 化学工程与生物工程学院, 浙江 杭州 310027;2. 沈阳黎明航空发动机(集团)有限责任公司, 辽宁 沈阳 110043)

以硝酸铜和硝酸铁为金属前驱体采用等体积浸渍法制备了Cu/SiO2、Fe/SiO2和Cu-Fe/SiO2催化剂，用于催化乙酸气相加氢生成乙醇和乙酸乙酯。在320 ℃、 2.0 MPa、乙酸液时空速0.6 h-1、氢酸摩尔比为5的条件下，Cu-Fe/SiO2双金属催化剂对乙醇和乙酸乙酯的总选择性达到了93.5%，明显高于Cu/SiO2和 Fe/SiO2单金属催化剂。同时，C3产物(丙烷、丙烯、丙酮和异丙醇)、CO2以及CH4、 CO 、C2H6和C2H4等不凝性气体在双金属催化剂上得到了显著的抑制。对催化剂进行了透射电镜(TEM)、X射线衍射(XRD)、氢气-程序升温还原(H2-TPR)和X射线光电能谱(XPS)表征分析，结果表明双金属催化剂上的Cu0与铁的氧化物之间的协同作用是催化剂具有优越催化性能的主要原因。

催化加氢反应；乙酸；乙醇；乙酸乙酯； Cu-Fe/SiO2双金属催化剂

1 前 言

近年来，随着对化石燃料枯竭和环境问题担忧的不断升级，从生物质获取化学品和燃料这一途径越来越引人关注[1~4]。

羧酸是一种非常重要的化学品，可由生物质为原料通过多种转化途径得到。例如，糖和多元醇通过催化过程能产生单官能团有机化合物，其中包括羧酸、醇和酮[5]。松木通过高温热解发生分解，分解产物主要成分为乙酸和其它种类的羧酸[6]。木头、秸秆和草等原料经过高温热解也可得到羧酸[7]。

由生物质获得的羧酸经过加氢还原能得到化学品及生物燃料，如醇、酯和醛[8.9]，这是一个替代化石原料很有前景的发展方向。……