用于甲醇直接气相氧化羰基化的负载铜催化剂

 采用浸渍法制备了负载型铜基催化剂,并用其催化甲醇直接气相氧化羰基化合成碳酸二甲酯(DMC), 考察了浸渍溶剂、载体、助催化剂和铜含量的影响. 结果表明,以CuCl为活性组分原料、浓氨水为浸渍溶剂和活性炭为载体制得的负载铜催化剂显示出很高的催化活性,在特定的反应条件下,该催化剂上甲醇的转化率可达27.7%, DMC选择性可达95%. 分子筛负载的铜催化剂上甲醇的转化率低于1%, 但是生成DMC的选择性高达100%. 催化剂活性随着Cu负载量的增加而增大,但负载量过高可引起甲醇的过度氧化反应,导致DMC选择性下降. 催化剂中添加KOH或钯化合物,有利于提高以CuCl2为活性组分原料制得的铜催化剂的活性,但同时也促进了副反应的发生. 随着反应时间的延长,催化剂的活性组分流失,活性下降,但是生成DMC的选择性维持在95%左右.     

Cu(phen)Cl_2催化甲醇氧化羰基化合成碳酸二甲酯

以CuCl2和邻菲啰啉(phen)为原料,在甲醇和乙醇混合溶剂中制备了Cu(phen)Cl2,采用傅里叶红外光谱、热重分析和H2程序升温还原对其进行了表征,并研究了其在甲醇氧化羰基化合成碳酸二甲酯(DMC)反应中的催化性能.结果表明,Cu(phen)Cl2不仅具有较高的热稳定性,而且因phen与Cu(Ⅱ)间的σ-π配位作用而具有较高的催化活性.在催化剂浓度0.011mol/L,反应温度150℃,反应压力4.0MPa和p(CO)/p(O2)=19的条件下,生成DMC的转化数(TON)可达51.5.研究还发现,反应存在诱导期,且TON随温度呈"M"形变化,据此提出了新的羰氧化反应机理.     

甲醇气相氧化羰基化合成碳酸二甲酯的研究：Ⅱ助剂对催化性能的影响

考察了碱金属助剂对ＰｄＣｌ２－ＣｕＣｌ２／ＡＣ催化剂上甲醇气相氧化羰基化直接合成碳酸二甲酯反应性能的影响及助剂的作用。结果表明：采用不同碱金属助剂时的碳酸二甲酯收率顺序为Ｋ〉Ｎａ〉Ｌｉ；ＫＯＡｃ助剂的主要作用是与ＰｄＣｌ２、ＣｕＣｌ２发生化学反应，促进催化活性位的形成；ＫＯＡｃ为助剂母体的效果明显好于ＫＣｌ母体；Ｋ助剂的最佳含量为２～３ｗ％；在反应温度Ｔ＝１５２℃，进料气体空速和液体空速分别为１４     

无氯 Cu/AC 催化剂的制备及其催化气相甲醇氧化羰基化反应性能

 以 Cu2(NO3)(OH)3/AC (活性碳) 为催化剂前驱体, 在惰性气氛中于不同温度热处理分别制得无氯的 CuO/AC, Cu2O/AC 和 Cu0/AC 催化剂, 并用于甲醇直接气相氧化羰基化合成碳酸二甲酯 (DMC) 反应. 结果表明, 200 °C 处理制得的催化剂中, Cu 物种以 CuO 为主. 随着处理温度的升高, 催化剂中 CuO 含量逐渐降低, 而 Cu2O 含量增加; 400 °C 制备的催化剂中, Cu 物种仅以 Cu2O 形式存在; 而 450 °C 以上处理时则以 Cu0 形式存在. 随着热处理温度的提高, 相应催化剂活性逐渐增加, 表明 CuO, Cu2O 和 Cu0 均具有催化活性, 其活性大小的顺序为 CuO < Cu2O < Cu0. 在 140 °C, CO:MeOH:O2 = 4:10:1, SV = 5 600 h1 条件下, 450 °C 处理制备的 Cu0/AC 催化剂表现出较高的催化甲醇氧化羰基化活性, 其中甲醇转化率达 11.5%, DMC 的时空收率和选择性分别为 261.9 mg/(g•h) 和 76.0%.     

CuCl_2和HY分子筛的表面反应及Cu/Y分子筛的制备及其催化甲醇氧化羰基化（英文）

以CuCl2为前驱物与HY分子筛进行固相离子交换制备了Cu/Y催化剂,采用热重方法研究了CuCl2与HY分子筛的表面固相离子交换反应,结合活性测试表明催化剂中高度分散的CuCl和离子交换形式的Cu+物种是甲醇氧化羰基化合成碳酸二甲酯的催化活性中心.X射线光电子能谱表征和元素分析结果表明,活性金属Cu主要以CuCl形式存在于分子筛外表面,而在分子筛笼内则以交换的Cu+和少量吸附的CuCl形式存在.与以CuCl为交换铜源所制催化剂相比,以CuCl2为铜源制备的催化剂Cu含量低,催化活性更高.     

甲醇气相氧化羰基化合成碳酸二甲酯的研究

制备了甲醇气相氧化羰基化催化合成碳酸二甲酯催化剂，在常压固定床反应装置上评价了其反应性能，考察了且剂和载体的影响。结果表明：负载在活性炭载体上的单一金属氯化物催化剂的活性相当低，而双金属氯化物催化剂ＰｄＣｌ２－ＣｕＣｌ２／ＡＣ可明显提高碳酸二甲酯的产率。不同的活性炭载体显著地反应活性。碱性助剂Ｋ、Ｍｇ能大幅度增加碳酸二甲酯的时空收率和对ＣＯ的选择性，但必需以乙酸的形式加入，ＰｄＣｌ－ＣｕＣｌ２－Ｃ     

CuCl/SiO2-TiO2 催化剂的结构及其催化甲醇氧化羰基化反应性能

 在微波辐射条件下, 将 CuCl 快速分散到载体表面制得 CuCl/SiO2-TiO2 催化剂, 利用 X 射线衍射、透射电镜、N2 吸附-脱附、热重、H2 程序升温还原和 CO 程序升温脱附对催化剂进行了表征. 结果表明, 微波辐射制备的催化剂中 CuCl 和载体发生了强相互作用, 比传统加热制备的催化剂中形成更多的易还原铜物种, 吸附 CO 的能力更强. 在甲醇液相氧化羰基化反应中, 微波辐射制备的催化剂上甲醇转化率为 11.7%, 碳酸二甲酯选择性达 96.5%, 高于相同条件下传统加热制备催化剂的活性.     

CuCl2和HY分子筛的表面反应及Cu/Y分子筛的制备及其催化甲醇氧化羰基化

以CuCl₂为前驱物与HY分子筛进行固相离子交换制备了Cu/Y催化剂,采用热重方法研究了CuCl₂与HY分子筛的表面固相离子交换反应,结合活性测试表明催化剂中高度分散的CuCl和离子交换形式的Cu⁺物种是甲醇氧化羰基化合成碳酸二甲酯的催化活性中心。X射线光电子能谱表征和元素分析结果表明,活性金属Cu主要以CuCl形式存在于分子筛外表面,而在分子筛笼内则以交换的Cu⁺和少量吸附的CuCl形式存在。与以CuCl为交换铜源所制催化剂相比,以CuCl₂为铜源制备的催化剂Cu含量低,催化活性更高。     

Cu/活性炭催化剂：水合肼还原制备及催化甲醇氧化羰基化

以活性炭为载体,水合肼为还原剂制备了负载型Cu/活性炭催化剂,考察了水合肼/硝酸铜物质的量的比对催化甲醇气相氧化羰基化性能的影响,并采用XRD、XPS、H2-TPR和SEM等手段对催化剂进行了表征。结果表明,不加入还原剂水合肼时,催化剂中仅有CuO;随着水合肼/硝酸铜物质的量的比的增加,二价铜逐步被还原为Cu2O和/或单质Cu0,未被还原的Cu(OH)2在催化剂干燥过程中分解形成分散态CuO存在于催化剂表面。当水合肼/硝酸铜物质的量的比为0.75时,催化剂的催化性能最好,碳酸二甲酯的时空收率为120.62 mg.(g.h)-1,选择性为74.51%,甲醇转化率达到3.88%。在93 h反应时间内,催化剂都保持了较高的反应活性和选择性。此时铜物种以Cu2O和分散态CuO为主,Cu2O是主要的活性物种。     

有序介孔炭负载铜基催化剂Cu/CMK-3用于气相甲醇氧化羰基化反应

通过纳米浇铸法合成了有序介孔炭CMK-3,再通过浸渍法制备了Cu/CMK-3催化剂,并将其用于气相甲醇氧化羰基化反应。N2吸附-脱附测试、X射线衍射(XRD)以及透射电镜(TEM)的表征结果表明,Cu/CMK-3具有序介孔结构,活性Cu物种均匀分散于CMK-3的表面及孔道中,粒径为10~20 nm,远小于相同条件下制备的铜/活性炭(Cu/AC)催化剂。固定床反应器的活性评价结果显示450℃下制备的Cu/CMK-3催化活性最高,反应10 h内碳酸二甲酯(DMC)的时空收率(STY)达到286 mg·g^-1·h^-1,选择性为76%。长周期活性评价结果表明Cu/CMK-3稳定性较相同条件下制备的Cu/AC有大幅提高,50 h内DMC的STY降低了20%,75 h内降低了28%。     

CuCl／SiO2-Al2O3催化剂的表面结构及甲醇氧化羰基化催化性能

通过掺杂Al对无定形层析硅胶进行表面改性,采用固体离子交换法制备了CuCl/SiO2-Al2O3催化剂,并考察了它在甲醇液相氧化羰基化合成碳酸二甲酯反应中的催化性能.结果表明,掺杂Al制备的SiO2-Al2O3载体仍保持了硅胶的无定形结构,比表面积降为200m2/g,但表面酸性明显增强,具有B酸中心.CuCl不仅分散于SiO2-Al2O3载体表面,而且与载体表面的B酸发生离子交换作用形成了表面Cu 物种,使催化剂比表面积降为148m2/g,且两种Cu 物种共同构成了催化活性中心.当CuCl/SiO2-Al2O3催化剂的Si/Al比为5,在500℃焙烧时,催化剂上甲醇氧化羰基化反应的碳酸二甲酯的选择性和时空收率分别达到74%和1.27g/(g.h).     

Surface Structure and Catalytic Performance of CuCl/SiO2-Al2O3 Catalysts for Methanol Oxidative Carbonylation

Aluminum was doped into amorphous silica gel to modify its surface structure. The obtained SiO₂-Al₂O₃ support was used to prepare the CuCl/SiO₂-Al₂O₃ catalyst by solid-state ion exchange, and the catalyst activity for liquid-phase oxidative carbonylation of methanol to dimethyl carbonate was investigated. The results showed that the prepared SiO₂-Al₂O₃ support kept the amorphous structure of the silica gel. The BET specific surface area of the silica gel was decreased to 200 m²/g, and the surface acid sites (including Brønsted acid sites) were increased. In the CuCl/SiO₂-Al₂O₃ catalyst, CuCl was not only dispersed on surface but also was ion exchanged with surface Brønsted acid sites of the SiO₂-Al₂O₃ support to form Cu⁺ species, which resulted in a decrease in BET specific surface area to 148 m²/g. These two kinds of Cu⁺ species on the catalyst surface were both active centers for the oxidative carbonylation of methanol to dimethyl carbonate. When the catalyst was prepared with Si/Al molar ratio of 5 and was calcined at 500 °C, the selectivity and space-time yield of dimethyl carbonate reached 74% and 1.27 g/(g·h), respectively.     

溶胶凝胶包埋吡啶羧酸钴及其对甲醇氧化羰化反应的催化性能

 以正硅酸乙酯为前驱体，采用溶胶－凝胶技术将吡啶羧酸钴包埋进SiO2基体中，于80℃干燥12h后得到钴含量为2．8％（Co／Si摩尔比）的干凝胶催化剂．采用FT－IR和TG－DTA方法对包埋催化剂进行了表征，考察了成胶过程中的pH和水与正硅酸乙酯的摩尔比（R）对包埋催化剂的结构及其对甲醇氧化羰化制碳酸二甲酯反应催化性能的影响．结果表明，干凝胶催化剂有较高的比表面积（320～458m2／g）．在酸性条件下，增大pH或减小R值可缩短成胶时间．最佳的包埋条件是pH＝4，R＝6，在此条件下制备的凝胶包埋催化剂的活性最高，反应3h，甲醇转化率为5．73％，略低于均相催化剂上的甲醇转化率．但凝胶包埋催化剂分离简便，且重复使用6次后活性保持不变．     

Cu/AC催化剂在气相氧化羰基化反应中铜状态变化分析

采用活性炭(AC)载体浸渍醋酸铜后热分解制得Cu/AC催化剂,用于催化甲醇直接气相氧化羰基化合成碳酸二甲酯,通过对反应不同时间的催化剂进行XRD、TEM、H2-TPR、AAS、XPS和O2-TPD等表征,探讨反应过程中铜物种状态的变化规律及其催化性能。结果表明,新鲜催化剂中铜物种以单质Cu形式存在;进行反应后,单质Cu吸附反应气氛中的O2并转化为晶格氧生成Cu2O物种,反应4 h时,催化剂表面主要为分散均匀、粒径较小的Cu2O,为反应的进行提供活性组分和晶格氧,表现出较好的催化活性;随着反应继续进行,催化剂中Cu2O晶粒长大,并被表面吸附氧进一步氧化为CuO,Cu2O含量减少,CuO含量增加,同时铜物种发生了较严重的团聚现象,导致催化剂活性下降。     

Cu/AC催化剂在气相氧化羰基化反应中铜状态变化分析

采用活性炭（AC）载体浸渍醋酸铜后热分解制得Cu/AC催化剂,用于催化甲醇直接气相氧化羰基化合成碳酸二甲酯,通过对反应不同时间的催化剂进行XRD、TEM、H₂-TPR、AAS、XPS和O₂-TPD等表征,探讨反应过程中铜物种状态的变化规律及其催化性能。结果表明,新鲜催化剂中铜物种以单质Cu形式存在;进行反应后,单质Cu吸附反应气氛中的O₂并转化为晶格氧生成Cu₂O物种,反应4h时,催化剂表面主要为分散均匀、粒径较小的Cu₂O,为反应的进行提供活性组分和晶格氧,表现出较好的催化活性;随着反应继续进行,催化剂中Cu₂O晶粒长大,并被表面吸附氧进一步氧化为CuO,Cu₂O含量减少,CuO含量增加,同时铜物种发生了较严重的团聚现象,导致催化剂活性下降。