CO2直接甲酯化負載型催化劑制備及其過程強化.pdf

1、碳酸二甲酯(DMC)是一種綠色清潔的有機溶劑與化工原料。目前,DMC傳統(tǒng)的合成方法中普遍存在著催化劑活性或選擇性不高,產(chǎn)率低等技術限制。直接合成法是將工業(yè)廢氣CO2直接與甲醇酯化來制備DMC,工藝簡單、綠色環(huán)保,是一種很有前途的合成方法。開發(fā)環(huán)境友好且操作安全、高產(chǎn)率的DMC合成新方法受到化工界的廣泛關注。
　　本工作首先系統(tǒng)優(yōu)化了H3PW12O40/CexTi1-xO2系催化劑活性組分的組成及合成條件;然后探討了通過溶膠凝膠法和

2、加熱懸涂法將其負載于不同結構的氧化鈦、氧化鋁及多孔鎳納米陣列基底上,并進一步優(yōu)化了催化反應條件。在此基礎上,研究還考察了通過電場強化的方式提高催化反應效率的新思路。
　　研究結果主要如下:
　?、傺芯客ㄟ^溶膠凝膠法制備H3PW12O40/CexTi1-xO2催化劑,并對其進行了系統(tǒng)優(yōu)化。研究發(fā)現(xiàn),H3PW12O40/CexTi1-xO2催化劑是一種具有兩性位的催化劑,酸、堿性太強都不利于 DMC合成。經(jīng)過優(yōu)化,當 x=0.1

3、、氨水用量為7.5mL時, H3PW12O40/CexTi1-xO2具有較好的催化性能。
　　②研究制備了系列具有納米陣列結構的TiO2、Al2O3以及多孔鎳基底,分別通過溶膠凝膠法和加熱懸涂法將H3PW12O40/CexTi1-xO2催化劑負載至納米陣列基底上制得系列復合型催化劑,并考察了活性組分同基底之間的相互作用。XRD分析表明H3PW12O40/CexTi1-xO2更容易負載到金紅石晶型的(112)晶面。NH3-TPD表征

4、說明,催化劑顆粒活性組分主要是通過酸性位點與基底結合。研究考察了基底結構對復合型催化劑活性的影響。實驗表明,隨制備過程電壓增加 TiO2、 Al2O3基底結構發(fā)生變化,納米陣列基底草狀結構更有利于負載;負載后,反應活性均顯著提高,單位質量催化劑活性組分的反應通量提高6倍。而由于以多孔鎳為基底的負載型催化劑上發(fā)生了較顯著的團聚,其反應活性的提升相對較小。
　?、垩芯窟€探索了通過電場強化提高催化反應效率的新思路。研究分別采用液相直流電