微反應(yīng)器中連續(xù)流共沉淀過程對(duì)Cu-ZnO催化劑微觀結(jié)構(gòu)演變過程影響的研究.pdf

1、甲醇是一種重要的化工原料，以合成氣為原料的催化工藝是工業(yè)生產(chǎn)甲醇的主要合成路線。目前，不論是氣固固定床工藝，還是氣液固淤漿床工藝，都是采用共沉淀法制備的Cu-ZnO基催化劑。Cu2+、Zn2+的共沉淀過程是一個(gè)非?？焖俚姆磻?yīng)過程，流動(dòng)混合過程對(duì)其有著關(guān)鍵的影響。在攪拌式反應(yīng)器中半分批式的經(jīng)典共沉淀過程中，復(fù)雜的流動(dòng)形態(tài)、嚴(yán)重的返混導(dǎo)致沉淀物結(jié)構(gòu)極為復(fù)雜。本文采用連續(xù)流微反應(yīng)器制備該催化劑，利用其簡單的流動(dòng)狀態(tài)得到結(jié)構(gòu)較為單純的沉淀物，進(jìn)

2、而研究沉淀物的結(jié)構(gòu)演變及其對(duì)催化性能的影響。
　　論文首先通過XRD、DTG、HRTEM、XPS、N2O吸附等手段對(duì)其演變過程與微觀結(jié)構(gòu)進(jìn)行了研究。結(jié)果表明:微通道反應(yīng)器優(yōu)良的混合性能可以在一定程度緩解和消除銅鋅離子沉淀過程在時(shí)間與空間上的不一致，所得到的初始沉淀產(chǎn)物中銅鋅元素分布相對(duì)更加均勻。從XRD表征中可以看出，在老化過程中，初始沉淀產(chǎn)物中較為均勻的銅鋅元素分布使得更多的Zn2+進(jìn)入到孔雀石結(jié)構(gòu)中去，形成鋅平均含量較高鋅孔雀

3、石結(jié)構(gòu)。DTG表征中更高的高溫脫碳峰溫度及焙燒后所得氧化物中更高的Cu2p3/2結(jié)合能說明，微反應(yīng)器所得到樣品中銅鋅組分間結(jié)合的更加緊密，相互作用更強(qiáng)。HRTEM中樣品的形貌結(jié)構(gòu)特征更直觀地說明了這一點(diǎn)。經(jīng)氫氣還原后，微反應(yīng)器所得到最終催化劑的銅比表面積較低，但單位銅比表面積活性因?yàn)殂~鋅組分間較強(qiáng)的相互作用而大幅度提高，從而在甲醇合成中獲得了更高的催化活性。
　　接下來，論文深入研究了銅鋅比、老化時(shí)間、老化溫度、沉淀pH等制備參數(shù)

4、對(duì)微反應(yīng)器所制備銅鋅催化劑微觀結(jié)構(gòu)與性能的影響。結(jié)果表明:銅鋅比會(huì)直接影響到所生成的催化劑前驅(qū)體種類，經(jīng)由鋅孔雀石前驅(qū)體得到的催化劑通過增大銅比表面積來提高催化活性，而由綠銅鋅礦所得到的催化劑通過提高單位銅比表面積活性來改進(jìn)催化性能;選取適當(dāng)?shù)某恋韕H、老化溫度及老化時(shí)間將會(huì)有利于Zn2+進(jìn)入鋅孔雀石中的過程，增強(qiáng)最終催化劑中銅鋅組分間的相互作用，進(jìn)而有利于催化活性的提高。此外，論文還發(fā)現(xiàn)鋁組分加入后有助于提高銅鋅催化劑的活性與熱穩(wěn)定性