21619.cutio2催化劑的制備、表征及其光催化甲醇制甲酸甲酯性能研究

1、學(xué)校代碼：10126分類號(hào)：論文題目學(xué)號(hào)：31207077編號(hào)：Cu／Ti02催化劑的制備、表征及其光催化甲醇制甲酸甲酯性能研究學(xué)院：化學(xué)化工學(xué)院專業(yè)：應(yīng)用化學(xué)研究方向：光催化合成姓名：劉潔指導(dǎo)教師：楊緒壯教授2015年5月4日內(nèi)蒙古大學(xué)碩士畢業(yè)論文Cu／Ti02催化劑的制備、表征及其光催化甲醇制甲酸甲酯性能研究摘要被譽(yù)為“萬能中間體”的甲酸甲酯，是一種重要的化工原料，可以甲醇為原料生產(chǎn)。近年來，由于國內(nèi)甲醇產(chǎn)能的嚴(yán)重過剩，因此將甲醇轉(zhuǎn)

2、化為甲酸甲酯具有重要的現(xiàn)實(shí)意義，成為了化學(xué)領(lǐng)域新的研究熱點(diǎn)。本研究通過金屬溶膠法制備了三種不同催化劑(AgNi／Ti02、AgCuO／Ti02、C傭02)，分別對(duì)其進(jìn)行表征及活性測(cè)試，篩選出性能良好的催化劑Cu／Ti02。制備一系列不同摩爾比的Cu／Ti02催化劑；采用X射線衍射(XIm)、H2程序升溫還原(TPR)、紫外可見漫反射光譜(UVⅥsDRS)、透射電鏡(TEM)、X射線光電子能譜儀(XPS)、能量色散X射線光譜(EDS)對(duì)催

3、化劑進(jìn)行表征；在紫外光照射、低溫(250C一5。C)范圍內(nèi)及氣相條件下考察其對(duì)光催化部分氧化甲醇制備甲酸甲酯的催化性能。進(jìn)而對(duì)該反應(yīng)的機(jī)理做了初步的探索與討論。主要研究內(nèi)容及結(jié)果如下所示：1、三種催化劑的表征結(jié)果表明：Cu／Ti02催化劑中的銅物種在制備過程中完全氧化為氧化銅，顆粒均勻，粒徑小，平均粒徑為45nm，分散良好，沒有出現(xiàn)團(tuán)聚現(xiàn)象。在原料氣為1％甲醇05％氧氣985％氮?dú)?體積比)時(shí)，低溫150C_450C范圍內(nèi)，考察催化劑A

4、gNi／Ti02、AgCuO／T102、Cu／Ti02的光催化甲醇制甲酸甲酯反應(yīng)性能，發(fā)現(xiàn)在這三種催化劑中，Cu／Ti02的催化活性最好。制備一系列不同銅負(fù)載量的Cu／Ti02催化劑，對(duì)其進(jìn)行形貌、結(jié)構(gòu)、金屬含量、金屬價(jià)態(tài)分析等。在原料氣中甲醇的體積分?jǐn)?shù)為3％，氧氣為15％時(shí)，考察其光催化甲醇轉(zhuǎn)甲酸甲酯的活性，發(fā)現(xiàn)當(dāng)銅的負(fù)載量為7％時(shí)，催化活性最好，在45。C下，甲酸甲酯的生成速率可達(dá)564mmol／g／h。2、通過HRTEM、XPS、

5、UVvisible和H2TPR觀察反應(yīng)前后及反應(yīng)中的負(fù)載量為7％的Cu／Ti02樣品中銅物種的形貌、金屬價(jià)態(tài)、吸收峰的波長、耗氫峰的位置，發(fā)現(xiàn)制備好的催化劑中負(fù)載銅以氧化銅形態(tài)存在，反應(yīng)過程中在紫外光的照射下，氧化銅被還原為金屬銅，反應(yīng)后在空氣中放置一周后，催化劑中銅物種又被氧化為氧化銅及氧化亞銅。3、考察了氧分壓、甲醇分壓、光強(qiáng)度、溫度對(duì)甲醇的轉(zhuǎn)化率和甲酸甲酯的選擇性的影響。發(fā)現(xiàn)反應(yīng)過程中甲醇分壓不宜過高，以小于3％為宜；氧分壓對(duì)甲醇