氧化鈰催化二氧化碳與甲醇直接合成碳酸二甲酯原位紅外研究.pdf

1、碳酸二甲酯(Dimethyl Carbonate)作為綠色無(wú)污染的化工產(chǎn)品，應(yīng)用前景廣闊。由二氧化碳(CO2)和甲醇直接合成碳酸二甲酯具有原子經(jīng)濟(jì)性高，反應(yīng)原料廉價(jià)易得等優(yōu)點(diǎn)，而且 CO2的催化轉(zhuǎn)化能夠很好的緩解由過量 CO2排放引起的環(huán)境問題，因此受到愈來愈多的關(guān)注。課題組前期的研究表明，暴露不同晶面的氧化鈰催化劑具有不同的活性，但目前氧化鈰催化劑表面反應(yīng)機(jī)理仍不明確。本文以原位紅外技術(shù)為主體結(jié)合其他表征手段研究了具有不同晶面的氧化鈰

2、表面CO2和甲醇直接合成碳酸二甲酯反應(yīng)機(jī)理。
　　利用水熱合成方法制備了具有不同晶面的納米棒(110為主)、納米立方體(100)和納米八面體(111) CeO2催化劑，并分別進(jìn)行了甲醇、二氧化碳和碳酸二甲酯原位紅外吸附。通過甲醇和二氧化碳吸附以及碳酸二甲酯的吸附分解，結(jié)合催化劑的活性評(píng)價(jià)，發(fā)現(xiàn)1290 cm-1處紅外特征峰所代表的碳甲氧基是氧化鈰表面催化CO2和甲醇合成DMC的中間體，而非類似氧化鋯以碳酸單甲酯做為中間體合成DMC

3、。具有110面的納米棒因具有更多的氧缺位而具有更好的DMC合成反應(yīng)活性。提出了氧化鈰表面甲醇和二氧化碳直接合成DMC的反應(yīng)機(jī)理：吸附態(tài)的二氧化碳與吸附態(tài)的甲醇發(fā)生反應(yīng)得到碳甲氧基和羥基，碳甲氧基進(jìn)一步與另一分子甲醇中的甲氧基發(fā)生反應(yīng)得到 DMC，而余下的氫原子將會(huì)與羥基發(fā)生反應(yīng)生成水。
　　氧化鈰催化劑表面同時(shí)存在Ce4+和Ce3+，通過不同焙燒溫度實(shí)現(xiàn)不同顆粒大小氧化鈰的制備以調(diào)節(jié)催化劑表面 Ce4+和Ce3+比例。通過活性測(cè)試