CO2直接甲酯化負(fù)載型催化劑制備及其過程強(qiáng)化.pdf

1、碳酸二甲酯(DMC)是一種綠色清潔的有機(jī)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(shù)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(guān)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(fù)載于不同結(jié)構(gòu)的氧化鈦、氧化鋁及多孔鎳納米陣列基底上,并進(jìn)一步優(yōu)化了催化反應(yīng)條件。在此基礎(chǔ)上,研究還考察了通過電場強(qiáng)化的方式提高催化反應(yīng)效率的新思路。
　　研究結(jié)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(jìn)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(qiáng)都不利于 DMC合成。經(jīng)過優(yōu)化,當(dāng) x=0.1

3、、氨水用量為7.5mL時, H3PW12O40/CexTi1-xO2具有較好的催化性能。
　?、谘芯恐苽淞讼盗芯哂屑{米陣列結(jié)構(gòu)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(fù)載至納米陣列基底上制得系列復(fù)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(fù)載到金紅石晶型的(112)晶面。NH3-TPD表征

4、說明,催化劑顆?；钚越M分主要是通過酸性位點(diǎn)與基底結(jié)合。研究考察了基底結(jié)構(gòu)對復(fù)合型催化劑活性的影響。實(shí)驗(yàn)表明,隨制備過程電壓增加 TiO2、 Al2O3基底結(jié)構(gòu)發(fā)生變化,納米陣列基底草狀結(jié)構(gòu)更有利于負(fù)載;負(fù)載后,反應(yīng)活性均顯著提高,單位質(zhì)量催化劑活性組分的反應(yīng)通量提高6倍。而由于以多孔鎳為基底的負(fù)載型催化劑上發(fā)生了較顯著的團(tuán)聚,其反應(yīng)活性的提升相對較小。
　?、垩芯窟€探索了通過電場強(qiáng)化提高催化反應(yīng)效率的新思路。研究分別采用液相直流電