光促表面催化CO-,2-和C-,2-H-,4-直接合成丙烯酸Cu-ZnO-TiO-,2-催化劑研究.pdf

1、CO<,2>和C<,2>H<,4>直接合成丙烯酸,是重要的原子經(jīng)濟(jì)型反應(yīng)之一.該論文將光促表面反應(yīng)技術(shù)應(yīng)用于這一反應(yīng)體系,設(shè)計(jì)并用混合溶膠凝膠法制備了Cu/ZnO-TiO<,2>系列固體材料,采用DTA-TG、TPR、XRD、TEM、BET、IR、UV-Vis和光促表面反應(yīng)等技術(shù)系統(tǒng)地考察了固體材料的制備工藝、化學(xué)組成和表面構(gòu)造對(duì)其吸光能力、化學(xué)吸附性質(zhì)和光促表面催化反應(yīng)性能的影響規(guī)律.用溶膠凝膠法制得的Cu/ZnO-TiO<,2>系列

2、固體材料是由晶粒粒徑10nm左右的銳鈦礦型TiO<,2>以及少量ZnTiO<,3>和ZnO組成的化學(xué)混合物,Cu以金屬狀態(tài)高度分散于固體材料表面,固體材料的比表面積大于80m<'2>/g,其表面存在金屬位Cu,Lewis酸位Zn<'2+>和Ti<'4+>,Lewis堿位Zn-O,'->、Zn-O-Ti和Ti-O-Ti鍵中的橋氧.n-p復(fù)合型ZnO-TiO<,2>半導(dǎo)體材料在250-400nm紫外光區(qū)域內(nèi)具有優(yōu)異的吸光性能,其吸收率可達(dá)8

3、5％以上;負(fù)載金屬Cu后其對(duì)可見光的吸收明顯增加,同時(shí)紫外光的吸收限發(fā)生較大藍(lán)移.CO<,2>在固體材料表面金屬位Cu及Lewis酸位的協(xié)同作用下可形成雙齒吸附態(tài)、剪式吸附態(tài)以及高活性的臥式吸附態(tài);C<,2>H<,4>以端位H和C吸附在在表面金屬位Cu和Lewis堿位Zn-O-上,形成非解離雙點(diǎn)吸附態(tài);表面金屬Cu位是CO<,2>和C<,2>H<,4>的共同吸附位,導(dǎo)致二者之間存在一定的競(jìng)爭(zhēng)吸附;光促表面催化反應(yīng)實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,固體材料中

4、ZnO的含量對(duì)其光催化反應(yīng)性能有較大影響,組成為1％Cu/20％ZnO-TiO<,2>的固體材料性能最優(yōu),反應(yīng)產(chǎn)物為丙烯酸、乙醛和CO;反應(yīng)溫度、空速及反應(yīng)物組成對(duì)該固體材料反應(yīng)性能有一定影響,在主波長(zhǎng)365nm、光強(qiáng)為10mw/cm<'2>的紫外燈照射下及溫度100℃、空速200 h-1和CO<,2>:C<,2>H<,4>=1:1的操作條件下,取得了CO<,2>轉(zhuǎn)化率為1.25％,C<,2>H<,4>轉(zhuǎn)化率為1.23％,生成丙烯酸的選