乙炔氫氯化反應低金含量無汞催化劑的制備及其性能研究.pdf

1、乙炔法生產氯乙烯過程中使用的汞催化劑的劇毒性對人類和環(huán)境的危害嚴重，所以亟需開發(fā)一種環(huán)境友好型催化劑來實現氯乙烯生產的無汞化。
　　本文選用超聲波與傳統(tǒng)浸漬技術相結合的方法制備以活性炭、活性氧化鋁和二氧化鈦為三種不同載體的負載型催化劑并應用于乙炔與氯化氫反應制備氯乙烯，該類催化劑主要以氯金酸和氯化銅為活性組分，初步探究了載體對催化劑性能的影響并選出最佳載體，隨后探討了活性組分Au和Cu負載量、活性組分之間相互作用的本質機理、活性組

2、分不同的負載順序及TiO2助劑對催化劑表面活性組分存在形式和催化性能的影響。得到如下結果:
　　(1)選用超聲波與傳統(tǒng)浸漬技術相結合的方法制備出負載型催化劑Au-Cu/C(Al2O3和TiO2)。XRD分析發(fā)現Au-Cu/C有利于活性組分以Au3+形式存在，而Au-Cu/Al2O3和Au-Cu/TiO2表面的活性組分以Au0形式存在。BET測試結果表明Au-Cu/C比表面積(562m2/g)明顯高于Au-Cu/Al2O3(113m

3、2/g)和Au-Cu/TiO2(8m2/g)，從而提高了Au組分的分散性。經過篩選發(fā)現活性炭為負載Au活性組分最合適的載體，隨后探究了活性組分Au和Cu負載量對催化劑表面活性組分存在形式和催化性能的影響，發(fā)現負載量為Au(0.25％)Cu(4％)/C的催化劑具有較優(yōu)催化性能。
　　(2)探討了活性組分Au和Cu之間協(xié)同作用的方式，與單組分Au/C相比較，TPR測試發(fā)現雙金屬Au-Cu/C中由于CuCl2的引入使得Au-Cu/C中A

4、u3+→Au0的還原活化能(45.5 kJ/mol)高于Au/C中Au3+→Au0的還原活化能(35.6kJ/mol)，表明Au-Cu相互作用使得Au3+更難被還原。XPS測試進一步證明Au-Cu/C催化劑中Au3+物種的相對含量(28％)高于其在Au/C催化劑中的相對含量(16％)。進一步推測了Au-Cu/C在乙炔與氯化氫加成反應中的催化機理。
　　(3)分析了活性組分Au、Cu負載順序對催化劑表面活性組分存在形式和催化性能的影

5、響，發(fā)現采用Au、Cu一步負載的方法比Au、Cu分步負載的方法具有更好的催化性能，Au、Cu同時負載更有助于發(fā)揮Au-Cu協(xié)同作用從而增加了Au在催化劑表面的分散度，使得更多的Au3+活性物種存在于催化劑表面。在T=150℃，VHCl/VC2H2=1.08，GHSV(C2H2)=720 h-1的條件下乙炔轉化率高達97.4％，氯乙烯選擇性在150h反應時間內一直穩(wěn)定在99.0％左右。
　　(4)表征了氧化物TiO2摻雜對Au-Cu