焙烧温度对MnZnOx 物化性质及催化性能的影响
2021-04-08肖亦寒曹建新
肖亦寒,曹建新,刘 飞,易 芸
(1.贵州大学化学与化工学院,贵州贵阳550025;2.贵州省绿色化工与清洁能源技术重点实验室;3.贵州省工业废弃物高效利用工程研究中心)
世界各国工业迅猛发展和人类活动频繁加剧了温室气体CO2的大量排放,碳资源化利用迫在眉睫。利用高能氢分子还原活化廉价CO2, 并考虑将其选择性转化为甲醇具有重要意义[1-2]。 目前,CO2加氢制 甲醇催化体系以Cu 基[3-8](Cu/ZrO2、Cu/ZnO/Al2O3、Cu/Zn/ZrO2、Cu/Ga/ZnO)、贵金属Pd 和Pt 基(Pd/ZnO/Al2O3、PtCo/CeO2)等[9-10]过渡金属或贵金属催化剂为主。 如K.Larmier 等[5]用Cu/ZrO2催化剂进行CO2加氢制甲醇反应,在2.5 MPa、230 ℃条件下,甲醇选择性达75.0%;F.L.Liao 等[6]用Cu/ZnO/Al2O3催化剂进行CO2加氢制甲醇反应,在4.5 MPa、270 ℃条件下,甲醇选择性为72.7%、CO2转化率为10.9%;X.M.Guo等[7]用Cu/Zn/ZrO2催化剂进行CO2加氢制甲醇反应,在3 MPa、220 ℃条件下,甲醇选择性为71.1%、CO2转化率为12.0%;J.Toyir 等[8]用Cu/Ga/ZnO 催化剂进行CO2加氢制甲醇反应, 在2 MPa、270 ℃条件下,甲醇选择性为88.0%、CO2转化率为6.0%;J.H.Xu 等[9]用Pd/ZnO/Al2O3催 化 剂 进 行CO2加 氢 制甲醇反应,在3 MPa、180 ℃条件下,甲醇选择性为79.4%、CO2转化率为2.9%。 尽管这些金属负载催化剂在适中的温度范围(220~280 ℃)表现出较高甲醇选择性,但受限于高活化势垒,CO2转化率仍处于较低水平。 同时,此类催化剂对H2O 较为敏感,致使在苛刻高温高压水热环境中金属活性组分易烧结或相分离而快速失活。 提高反应温度可对CO2进行有效活化,但高温易促使副反应逆水煤气变化反应进行,致使甲醇选择性下降。近些年,国内学者相继报道了ZnZrOx、ZnGa2O4、InZrOx、CdZrOx及GaZrOx等[11-14]具有良好高温热稳定性的双金属氧化物固溶催化剂,借助固溶结构构造形成的丰富氧空位和双金属氧化物界面协同作用形成的双活性位点, 有效抑制了逆水煤气变化反应,在高于300 ℃反应时表现出优良催化性能。……
