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由CO加氢合成低碳混合醇是Cl化学的重要分支,由合成气直接合成低碳醇涉及较多的催化反应,因此一直是Cl化学领域和金属催化领域十分活跃的研究课题。其中CuFe系催化剂被认为是非常有前途的催化剂体系。本论文利用分步沉淀的方法引入不同的载体,通过金属组元和不同载体的合理匹配,并将催化剂的表征结果和其催化性能相关联,研究催化剂与反应的构效关系,以期达到较好的效果。在此基础上考察了制备方法对FeMnCu/ZnO催化剂结构和CO加氢性能的影响,表征了催化剂的物相结构,探讨提高选择性的制备方法。得到的主要结果和结论如下:
1.通过分步沉淀制备了相同组成的CuFe/ZnO、CuFe/ZrO2、CuFe/MnO2、CuFe/Al2O3四种催化剂。其中,CuFe/ZrO2和CuFe/ZnO催化剂合成低碳醇的整体性能较好。
2.CuFe/ZrO2催化剂中各组分较好的分散在无定型ZrO2载体表面。CuFe/ZnO催化剂中ZnO促进了Cu形成高度分散的疏散结构。使得上述两种催化剂具有较好的合成醇性能。
3.载体对催化剂中各种组元的相互作用影响较大。基本规律是:CuFe间相互作用的强弱顺序为:CuFe/Al2O3>CuFe/ZnO>CuFe/MnO2>CuFe/ZrO2;Fe与载体间相互作用的强弱顺序为:CuFe/ZrO2>CuFe/Al2O3>CuFe/MnO2>CuFe/ZnO。
4.Fe的加入量造成FeMnCu/ZnO催化剂的结构和反应行为发生较为明显的变化。Fe含量可以决定反应的方向,使催化剂可以体现出甲醇合成、低碳醇合成、费-托合成的反应行为。
5.通过分步沉淀法和共沉淀法制备了相同组成的四种FeMnCu/ZnO催化剂。结果表明,分步沉淀使得Cu与Fe在催化剂表面发生相互作用,形成了合成醇的活性中心,且分步法沉淀促进了CuO和ZnO分散。
6.制备方法对催化剂的还原性能影响很大。TPR研究表明分步沉淀法制备的催化剂中CuO比共沉淀催化剂中的CuO更容易还原,这可能是分步沉淀法制备的催化剂合成醇性能较高的原因之一。