助剂对CuO-ZnO-Al2O3甲醇合成催化剂性能的影响
2021-03-15蔡洪城周菊发张可羡贺安平丁明月蒋莉萍赵安民
蔡洪城,周菊发,孙 晨,张可羡,贺安平,黄 晨,丁明月,蒋莉萍,赵安民
(国家碳一化学工程技术研究中心,工业排放气综合利用国家重点实验室,西南化工研究设计院有限公司,四川 成都 610225)
甲醇作为一种重要的化工产品,用途十分广泛。可以作为制造医药、塑料、合成纤维和有机化工产品等的原料;同时也是一种清洁燃料,可掺入汽油作为混合燃料使用;更可作为涂料、燃料、油漆等的溶剂。目前生产甲醇主要采用合成气催化加氢的方式,合成气制甲醇催化剂中CuO是主要的活性中心,但是随着反应的持续进行,催化剂中活性组分Cu颗粒发生团聚,降低了Cu有效比表面积,导致活性降低[1]。为解决这一问题,学者们做了大量的研究工作。研究表明,通过在Cu/ZnO催化剂中加入助剂Ga2O3,有利于将ZnO载体深度还原为Zn原子,从而产生具有催化活性的CuZn双金属纳米颗粒,优化了催化剂的活性和稳定性[2-5]。杨文兵[6]研究了CeO2的添加量对合成甲醇催化剂性能的影响,结果表明,添加适量的CeO2后,减少了Cu晶粒尺寸,降低了催化剂的还原温度,并且增加了催化剂上Cu的分散度和比表面积,有效提升了催化剂对CO2的吸附能力,从而提高了催化剂的活性。还有研究考察了TiO2、ZrO2以及TiO2-ZrO2对CuO-ZnO催化剂的影响,研究发现,所有助剂均改善了催化剂上CuO的分散度,增加了Cu的比表面积,提高了CO2的转化率和甲醇选择性,TiO2-ZrO2混合氧化物比单一组分的的TiO2和ZrO2效果更好[7-9]。Tan Y S等[10]考察了助剂Mn对Cu-Zn-Al系甲醇合成催化剂性能的影响,发现助剂Mn的加入阻止了CuO晶粒的长大,促进了CuO的分散,增加了催化剂的比表面积,从而提高了催化性能。……
