CO2加氢制备二甲醚CuO-ZnO-Al2O3/HZSM-5催化剂的研究

以无水乙醇为溶剂,草酸为沉淀剂,采用悬浮共沉淀法,一步合成CuO-ZnO-Al2O3/HZSM-5双功能催化剂.并研究了该催化剂在CO2加氢合成二甲醚反应中的催化性能,考察了CO2加氢合成甲醇组分(CuO-ZnO-Al2O3)与甲醇脱水组分(HZSM-5)配比对催化剂性能的影响以及催化剂的稳定性.结果表明,双功能催化剂加氢与脱水组分配比为8∶1时,对CO2加氢直接合成二甲醚有较高的催化性能:在固定床反应器中,温度为270℃,压力为3.0 MPa,空速为4 800 h-1的反应条件下,CO2的单程转化率达到29.8%,二甲醚的选择性和收率分别达到53.8%和16%.XRD、BET、TPR和NH3-TPD对催化剂结构表征结果表明,不同组分配比影响双功能复合催化剂中脱水组分的酸性和加氢组分的结晶度、晶粒尺寸、CuO的还原性.     

镁改性HZSM-5对Cu-ZnO-Al2O3／HZSM5-催化合成气直接N-甲醚反应的影响

采用浸渍法制备了一系列MgO改性的HZSM-5分子筛，并以MgO/HZSM-5为甲醇脱水催化剂与Cu—ZnO-Al2O3甲醇合成催化剂组成双功能催化剂，在连续流动加压固定床反应器上考察了其对合成气直接制二甲醚反应的催化性能．结果表明，以适量MgO改性的HZSM-5分子筛组成的双功能催化剂上，二甲醚选择性可高达64.8％，CO2和烃类副产物的选择性分别为30．2％和0．4％；由未改性的HZSM-5分子筛组成的双功能催化剂上，二甲醚选择性仅为49．1％，CO2和烃类副产物的选择性则分别高达37．1％和9．3％．当MgO含量过高时，则CO转化率和二甲醚选择性均降低．根据实验结果，提出了甲醇在MgO／HZSM-5上脱水的反应机理．     

甲醇及合成气制二甲醚中不同粒径的 HY 分子筛及复合 Cu-Mn-Zn/HY 催化剂

 通过改变导向剂的老化时间, 制备了一系列不同粒径的 HY 分子筛作为脱水催化剂, 考察了甲醇脱水反应性能; 将其与铜基甲醇合成活性组分 Cu-Zn-Mn 组成双功能催化剂, 考察了催化剂对合成气直接制二甲醚反应的催化性能. 结果表明, 粒径为 820 nm 的 HY 分子筛在甲醇脱水中表现出较高的催化活性; 以其作为脱水组分的双功能 Cu-Zn-Mn/HY 催化剂也表现出较高的催化活性和良好的稳定性.     

完全液相法Cu-Zn-Si-Al催化剂一步合成二甲醚

采用完全液相法,以廉价的硅溶胶作为硅原料,制备了一系列的Cu-Zn-Si-Al双功能浆状催化剂,考察不同硅铝比对浆态床CO加氢合成二甲醚的影响。 两周的活性评价表明,硅的引入显著提高了催化剂的活性和稳定性。 当n(Si)/n(Al)=2时,CO转化率最高,为58.1%,且二甲醚的选择性为80.2%。 通过FTIR、XRD、TPR、TPD、BET、XPS和TEM等技术手段对催化剂进行了表征,结果表明,硅组分的添加可以促进活性组分Cu物种的分散,并能够改善完全液相法热处理而导致的积碳现象。 且Si组分的引入与催化剂中的Al相互作用,显著提高了催化剂的甲醇脱水性能,从而使催化剂具有较高的二甲醚选择性。     

浆态床合成气制二甲醚双功能催化剂的性能

在浆态床合成气制二甲醚过程中，在２８０℃，４ＭＰａ、尾气流量４５００ｍＬ／ｇｃａｔ．ｈ条件下，考察了甲醇合成和甲脱水催化剂组成的双功能催化睦合成的影响，随二者质量比的增加，合成气的转化率，二甲醚生成速率逐渐增加，在催化剂比例４－７时达最高值后降低，随催化剂比例的增加，二甲醚、烷烃的选择性逐渐降低，甲醇选择性逐渐升高，当催化剂比例为４－５时二甲醚生成速率最高达１５－１６ｍｍｏｌ／ｇｃａｔ．ｈ，甲醇当     

二甲醚合成催化剂失活原因的研究

采用胶体沉积法制备了Cu-ZnO-ZrO2／HZSM-5二甲醚合成催化剂．对二甲醚合成过程中催化剂的失活原因进行了初步研究．采用BET，NH3TPD，TPD，TP0和N2O脉冲实验对催化剂使用前后比表面积，表面酸性，表面吸附物种，表面积碳和活性组分Cu比表面积的变化进行了研究．发现，在二甲醚合成过程中，催化剂表面酸性，催化剂表面吸附物种和表面积碳变化较小，不是导致催化剂失活的主要原因．而催化剂在使用过程中活性组分Cu烧结使Cu比表面积降低是催化剂失活的主要原因．     

镁改性HZSM-5对Cu-ZnO-Al2O3/HZSM-5催化合成气直接制二甲醚反应的影响

 采用浸渍法制备了一系列MgO改性的HZSM-5分子筛,并以MgO/HZSM-5为甲醇脱水催化剂与Cu-ZnO-Al2O3甲醇合成催化剂组成双功能催化剂,在连续流动加压固定床反应器上考察了其对合成气直接制二甲醚反应的催化性能. 结果表明,以适量MgO改性的HZSM-5分子筛组成的双功能催化剂上,二甲醚选择性可高达64.8%,CO2和烃类副产物的选择性分别为30.2%和0.4%; 由未改性的HZSM-5分子筛组成的双功能催化剂上,二甲醚选择性仅为49.1%,CO2和烃类副产物的选择性则分别高达37.1%和9.3%. 当MgO含量过高时,则CO转化率和二甲醚选择性均降低. 根据实验结果,提出了甲醇在MgO/HZSM-5上脱水的反应机理.     

浆态床反应器中生物质合成气合成二甲醚的研究

进行了浆态床反应器中,甲醇合成催化剂与分子筛混合制复合催化剂上,生物质制取的合成气(简称生物质合成气)一步法合成二甲醚的研究,重点考察了不同脱水组分和工艺条件对催化剂反应性能的影响,同时,结合NH₃-TPD等手段对催化剂进行了表征。结果表明,含有较弱酸性SAPO-11分子筛的复合催化剂更适合生物质合成气原料气杂质多、氢碳比低的特点,在合成二甲醚反应中具有更高的选择性和稳定性。250℃、5 MPa、500 h^-1时,在甲醇催化剂与SAPO-11分子筛比例为3:1的复合催化剂上,合成气合成二甲醚反应35 h内,CO转化率稳定在40%以上,二甲醚在有机产品中的选择性保持在97%左右。     

完全液相法中Cu源对Cu-Zn-Al催化剂结构及性能的影响

采用完全液相法,分别以柠檬酸铜、硝酸铜、乙酸铜为Cu源制备了三种Cu-Zn-Al浆状催化剂,考察了不同铜源对催化剂催化合成气制二甲醚性能的影响,利用XRD、H2-TPR、NH3-TPD、BET、XPS和TEM等技术对催化剂进行了表征。结果表明,铜源对催化剂织构形貌及性能影响显著,用柠檬酸铜为铜源制备的催化剂铜物种分散性最好,铜物种与其他组分间相互作用强,可还原物质的量多,同时催化剂表面弱酸量与强酸量的比较高,催化剂的甲醇脱水能力提升,三种催化剂中柠檬酸铜催化剂性能最好,CO转化率为63.4%,二甲醚选择性为66.0%。     

负载型MoOx和VOx催化剂甲醚选择氧化制甲醛反应

考察了负载型MoOx和VOx催化剂上二甲醚选择氧化制甲醛反应的性能．结果表明，两类催化剂在低温(240～320℃)下都具有良好的催化性能，VOx催化剂比MoOx催化剂所需的反应温度低，300℃下在VOx／r-Al2O3催化剂上二甲醚转化率可达20％，甲醛选择性可达70％．载体对催化剂性能有较大的影响，对于VOx催化剂，使用酸性载体时二甲醚转化率和甲醛选择性更高．催化剂的稳定性较好，反应17h后，VOx／r-Al2O3催化剂上未检测到有积碳生成．     

含氮合成气直接制二甲醚的Cu基催化剂研究

研究了CuO-ZnO-Al2O3／HZSM－5系列双功能催化剂催化含N2合成气直接制二甲醚的性能，考察了助剂和催化剂制备方法对反应性能的影响，结果表明，在CuO-ZnO-Al2O3／HZSM－5催化剂中加入ZrO2，有利于提高催化活性；用胶体沉积法制备的CuO-ZnO-Al2O3／HZSM－5双功能催化剂，其CuO晶粒小，分散好、易于还原，同时增强了各组分间的协同作用，表现出良好的催化性能。     

助剂对超细CuO－ZnO－SiO_2催化剂性质和CO_2加氢反应性能的影响

研究了９种助剂对用于ＣＯ２加氢反应的超细ＣｕＯ－ＺｎＯ－ＳｉＯ２催化剂性能的影响，并进行了ＸＲＤ和ＴＰＲ表征．结果表明，助剂影响超细催化剂的性质和催化性能，ＴｉＯ２、ＣｅＯ２、ＭｇＯ和Ｌａ２Ｏ３是ＣＯ２加氢合成甲醇的超细ＣｕＯ－ＺｎＯ－ＳｉＯ２催化剂体系的优良助剂．在含有不同助剂的ＣｕＯ－ＺｎＯ－ＳｉＯ２催化剂体系内存在ＣｕＯ和ＺｎＯ晶相，但除ＣｅＯ２以外，其它的助剂都可能以微晶或无定型的形式存在．ＴＰＲ研究表明，添加的助剂除ＣｅＯ２以外，都使超细ＣｕＯ－ＺｎＯ－ＳｉＯ２催化剂的还原温度提高，而且助剂对ＣｕＯ－ＺｎＯ－ＳｉＯ２催化剂活性的影响，按照助剂对ＣｕＯ－ＺｎＯ－ＳｉＯ２催化剂还原温度的影响进行了探讨     

CuO/ZnO/Y2O3/γ-Al2O3双功能催化剂上二甲醚水蒸气重整制氢

将沉积-沉淀法制备的CuO/ZnO/Y2O3催化剂同γ-Al2O3进行机械混合, 制备了CuO/ZnO/Y2O3/γ-Al2O3双功能催化剂, 用于二甲醚水蒸气重整制氢反应, 实验结果表明其活性、稳定性等均优于常用的CuO/ZnO/Al2O3/γ-Al2O3催化剂. 结合N2吸附-脱附(BET)、N2O化学吸附(N2O chemisorption)、NH3程序升温脱附(NH3-TPD)、X射线衍射(XRD)、H2程序升温还原(H2-TPR)等表征手段研究了两种催化剂在表面酸性及微观结构上的差异, 发现CuO/ZnO/Y2O3催化剂具有相对较高的铜分散度, 铜晶粒更加细小化, 并且具有高温稳定性的Y2O3可能起到隔离铜的作用, 在一定程度上防止了铜晶粒的团聚, 从而改善了重整组分的性能, 提高了双功能催化剂的重整制氢活性及稳定性.     

Effects of ZrO2 on the Performance of CuO-ZnO-Al2O3/HZSM-5 Catalyst for Dimethyl Ether Synthesis from CO2 Hydrogenation

A series of composite catalysts were prepared by the wet mixing method,and the mass ratio of CuO-ZnO-Al_2O_3-ZrO_2 component to HZSM-5 zeolite(molar ratio of SiO_2 to Al_2O_3 being 25)was 2:1. The CuO-ZnO-Al_2O_3-ZrO_2(CuO/ZnO/Al_2O_3=3/6/1 by weight)component was prepared by a modified‘two-step’co-precipitation inethod.The effects of ZrO_2 on the performance of CuO-ZnO-Al_2O_3/HZSM-5 catalyst for dimethyl ether synthesis from CO_2 hydrogenation were investigated.It was found that ZrO_2 improved the properties of CuO-ZnO-Al_2O_3/HZSM-5 as a structural promoter.     

A1_2O_3 Effect on the Catalytic Activity of Cu-ZnO-Al_2O_3-SiO_2 Catalysts for Dimethyl Ether Synthesis from CO_2 Hydrogenation

1. Introduction Dimethyl ether (DME) has received more and more attention as a clean alternative diesel fuel since it has higher cetane value, lower NOx emission, lesser carbon particulates and near-zero smoke compared with those for the traditional diesel fuels [1,2]. So far DME has been produced from methanol dehydra- tion over solid-acid catalysts [2,3] or from syngas over bifunctional catalysts [1,4-7]. Recently, great efforts have been emphasized on the direct synthesis of DME from C…     

Al2O3 Effect on the Catalytic Activity of Cu-ZnO-Al2O3-SiO2 Catalysts for Dimethyl Ether Synthesis from CO2 Hydrogenation

The effect of Al2O3 on the Cu-ZnO-Al2O3-SiO2 catalysts prepared by a pseudo sol-gel method has been investigated and these catalysts were characterized by XRD, H2-TPR, XPS, NH3-TPD and CO2- TPD techniques. As revealed by XRD and H2-TPR, the added alumina produces high dispersion of CuO and makes the reduction of CuO difficult. XPS analysis detects a remarkably high Al^3＋ enrichment at the surface of calcined samples, along with a decrease of Eb of Cu 2p3/2, which confirms the Cu-Al interaction. Another important role of Al203 would be to incorporate into the SiO2 structure to form the acid-base sites for ether formation. The reaction results shows that the addition of Al2O3 exhibits a promoting effect on the CO2 conversion only when its content is below 1.4%, and an optimal DME selectivity is obtained when 4.0%Al2O3 is added, indicating a better ＇synergistic effect＇ is present between the methanol forming component and the acidic component in bifunctional catalysts. Possible relationship between the catalytic activity and the Cu-Al interaction as well as the surface acidity is discussed.     

Production of dimethylether(DME) as a clean fuel using sonochemically prepared CuO and /or ZnO- modified γ- alumina catalysts

The catalytic conversion of methanol to dimethylether(DME)was studied over CuO/Al2O3,ZnO/Al2O3and ZnOCuO/Al2O3nanocatalysts prepared in presence or absence of ultrasonic irradiation.The catalysts were characterized by X-ray diffraction(XRD),surface characterization method(BET),scanning electron microscope(SEM),H2-temperature programmed reduction(H2-TPR)and temperature programmed desorption of ammonia(NH3-TPD).The experimental results show that during catalytic dehydration of methanol to dimethylether,the activities of the CuO/Al2O3,ZnO/Al2O3and ZnO-CuO/Al2O3catalysts prepared using ultrasonic treatment are much higher than those prepared in absence of ultrasonication.SEM shows that the use of ultrasonication results in much smaller nanoparticles.BET and XRD show that the ultrasonication increases the surface area and pore volume of the catalysts.H2-TPR profiles indicated that reducibility of the sonicated nanocatalysts is carried out at lower temperatures.NH3-TPD shows that ultrasound irradiation has enhanced the acidity of the nanocatalyst and hence enhanced catalytic performance for DME formation.     

乙酸乙酯在Al2O3-Ce0.5Zr0.5O2负载的金属氧化物催化剂上的催化燃烧

制备了Fe, Co, Cu, Cr和Mn金属氧化物催化剂, 所用载体为Al2O3-Ce0.5Zr0.5O2复合氧化物. 利用X射线衍射(XRD), 程序升温还原(TPR), 储氧量测试, BET比表面测试和光电子能谱(XPS)表征了催化剂. 并利用活性测试表征了各种催化剂对乙酸乙酯催化燃烧能力. 各种表征结果证实, 由于催化剂Mn/Al2O3-Ce0.5Zr0.5O2(1:2, 质量比)具有最多的可还原物种, Cu/Al2O3-Ce0.5Zr0.5O2(1:2)具有较多的可还原物种和最强的可还原能力, 使它们对乙酸乙酯催化燃烧表现出了最好的活性. 在催化剂Cu/Al2O3-Ce0.5Zr0.5O2(1:2)和Mn/Al2O3-Ce0.5Zr0.5O2(1:2)上, 乙酸乙酯于245 ℃转化了99%, 表明这两种催化剂具有广泛的应用潜力.     

SiO2改性的Cu-ZnO/HZSM-5催化剂及合成二甲醚性能

以廉价的硅酸钠为硅源，碳酸钠为沉淀剂，采用共沉淀沉积法制备了SiO2改性的Cu-ZnO/ HZSM-5催化剂，用XRD、SEM、H2-TPR、XPS等手段进行了表征，考察了对CO2加氢合成二甲醚的催化活性。结果表明，SiO2促进了催化剂前驱体的分散，延缓了焙烧后催化剂晶粒的长大和颗粒的团聚。SiO2改性的同时影响了CuO的分布状态及还原过程。1.0%SiO2改性的Cu-ZnO/HZSM-5催化剂，用于CO2加氢合成二甲醚，CO2转化率和二甲醚的收率达28.53%和16.34%，与未经改性的Cu-ZnO/ HZSM-5相比，CO2转化率和二甲醚收率分别提高了20%和34%；继续增大SiO2用量，催化剂的活性反而降低。XPS和AES表征表明，1.0%SiO2改性的Cu-ZnO/HZSM-5催化剂中，Cu0是甲醇合成的活性中心，锌以ZnO的形式存在。     

[CuO-ZnO-Al2O3]/[HZSM-5]核壳双功能催化剂的制备、结构及其CO2+H2直接合成二甲醚反应性能

利用水热合成法制备了一系列不同晶化时间的核壳结构双功能催化剂[CuO-ZnO-Al₂O₃]/[HZSM-5],通过X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)和能量分散谱(EDS)对催化剂结构进行了表征,并考察了核壳催化剂CO₂加氢直接合成二甲醚的反应性能。结果表明,通过水热合成法可在甲醇合成催化剂CuO-ZnO-Al₂O₃表面包覆一层完整的HZSM-5分子筛膜,形成核壳结构,并且调节晶化时间可以控制分子筛晶粒尺寸及膜厚。与物理混合法制备的传统双功能催化剂相比,核壳结构催化剂合成二甲醚的选择性显著提高,其中晶化时间为3d的催化剂反应性能最为理想,CO₂转化率为38.9%,二甲醚选择性达到77.0%。