《冷電漿製備高效催化劑用於合成氣制乙醇的研究》是依託天津大學，由王召擔任項目負責人的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：冷電漿製備高效催化劑用於合成氣制乙醇的研究
- 項目類別：青年科學基金項目
- 項目負責人：王召
- 依託單位：天津大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
乙醇作為一種優質的液體燃料，被認為是替代和節約汽油的最佳燃料之一。中國每年排放的焦爐煤氣大約400億立方米，如果加以利用，每年可以生產1300萬噸乙醇，產生巨大的經濟效益和社會效益。從保障國家能源安全的角度，採用由煤出發生產合成氣，合成氣再合成乙醇具有重要意義。然而現有工藝單程轉化率及生成乙醇的選擇性仍較低，製備出活性好、選擇性高、耐受性較強的催化劑已經成為合成氣合成乙醇工藝的瓶頸。.本項目利用冷電漿處理催化劑的優勢，製備出尺度、形貌和結構可控的負載型金屬催化劑。通過冷電漿還原分解無機鹽，得到特定形貌結構的金屬顆粒或金屬氧化物，使催化劑表現出優異的活性和穩定性。運用XRD、XPS、TEM等表征手段分析催化劑與傳統焙燒的催化劑的區別，建立冷等離子製備催化劑的機理規律，並採用合成氣合成乙醇的反應來價該催化劑，最終製備出高選擇性，高活性的合成氣合成乙醇催化劑。
結題摘要
從保障國家能源安全的角度，採用由煤出發生產合成氣，合成氣再合成乙醇具有重要意義。然而現有工藝單程轉化率及生成乙醇的選擇性仍較低，製備高效催化劑已經成為合成氣合成乙醇工藝的瓶頸。本項目利用冷電漿處理催化劑的優勢，製備出尺度、形貌和結構可控的負載型金屬催化劑。在實際研究過程中，我們通過實驗研究與理論分析，得到了電漿分解還原金屬鹽前驅體的製備方法，並初步得到了相關機理；電漿通過離子液體改性和脫模版法製備催化劑載體也具有很強的創新性，通過這些方式製備的催化劑對合成氣合成乙醇反應表現出較高的選擇性和轉化率。項目具體執行情況如下： 1. 完成了電漿還原貴金屬（Au、Pd、Pt、Rh等）的研究，通過輝光放電電漿成功還原貴金屬鹽，並得到了分散較好的納米金屬顆粒。調變實驗參數，還可以改變顆粒形貌，並初步得到電漿還原機理，製得的催化劑與氫氣還原法相比，活性組分分散更好，與載體作用更強。該製備方法，裝置簡單，操作方便，節省能耗，對環境友好。 2. 完成了電漿分解金屬鹽前驅體製備金屬氧化物催化劑的研究，通過介質阻擋放電電漿成功將氫氧化銅分解為氧化銅等，並且顆粒更小，製得的催化劑與傳統焙燒分解相比，催化劑的金屬分散度、尺寸、形貌、活性組分相互作用以及與載體之間作用都有顯著不同，通過最佳化電漿製備條件，還可以進行可控制備。 3. 開發了一種冷電漿固載離子液體改性碳載體的新技術，將離子液體的活性組分高效的嫁接到碳載體上，達到了改性載體的目的。該技術裝置簡單，操作方便，節省能耗，所製得樣品離子液體分散均勻，用量少，且和載體之間有較強的作用力，具有優良的催化性能。 4. 開發了冷電漿脫模板法製備分子篩載體的方法，有效地脫除ZSM-5、Hβ、MCM-41分子篩的模板劑。和熱焙燒方法相比不會引起分子篩骨架結構的破壞或收縮，並且增加分子篩表面Brönsted酸和Lewis酸位。介質阻擋放電電漿脫模板劑過程中不使用任何化學試劑。因此，可以說，介質阻擋放電方法是一種快速的、方便的、環境友好的脫除分子篩模板劑的方法。 我們將上述成果成功套用到製備合成乙醇催化劑，與傳統焙燒法相比，獲得了很好的催化活性。目前已發表文章10篇，其中SCI收錄6篇，EI收錄1篇；申請中國發明專利2項；培養博士4人，碩士3人，並有1人晉升高級職稱，超額完成了預定的目標。
