草酸酯加氫制乙醇低溫高效催化劑的研究

《草酸酯加氫制乙醇低溫高效催化劑的研究》是依託廈門大學，由李建輝擔任項目負責人的青年科學基金項目。

基本介紹

• 中文名：草酸酯加氫制乙醇低溫高效催化劑的研究
• 項目類別：青年科學基金項目
• 項目負責人：李建輝
• 依託單位：廈門大學

項目摘要

合成氣經草酸酯加氫制乙醇為煤基乙醇合成提供一條可行的路徑，其難點在於草酸酯加氫制乙醇催化劑的研製，目前報導的銅基催化劑反應溫度高、乙醇選擇性較低、反應機理不清晰。本課題前期工作發現負載型NiFe雙金屬基催化劑能夠在較低的反應溫度下催化草酸二甲酯加氫高選擇性地得到乙醇。以此為基礎，本項目將圍繞草酸二甲酯加氫制乙醇低溫高效的負載型NiFe雙金屬基催化劑研究這一任務，在載體和組分的選擇、製備方法的最佳化、催化活性中心結構和性能的關係、催化劑失活機理和草酸酯加氫制乙醇反應機理等方面展開基礎理論研究，全面深入的催化劑表征和機理研究將是項目工作的重心。期望通過本研究項目的實施，能夠開發出一類反應條件溫和的多組分NiFe基催化劑，為合成氣間接法制乙醇工藝路線中關鍵催化劑的製備奠定科學基礎。

結題摘要

合成氣經草酸酯(DMO)加氫制乙醇為煤基乙醇合成提供一條可行的路徑，其難點在於草酸酯加氫制乙醇催化劑的研製，目前報導的銅基催化劑反應溫度高、乙醇選擇性較低、反應機理不清晰。本項目圍繞草酸二甲酯加氫制乙醇低溫高效的負載型NiFe雙金屬基催化劑研究這一任務，考察製備方法、還原溫度、助劑、金屬活性組分、載體、反應條件等對Ni基催化劑催化性能的影響。通過篩選最佳化了DMO加氫制乙醇Ni基催化劑的助劑、載體、活性組分成分等，考察了雙金屬Ni基催化劑特別是10Ni2-Fe1B1/SiO2對DMO加氫制乙醇的反應條件和催化性能等，發現當反應溫度為250-260 oC時，DMO接近完全轉化，乙醇選擇性高於85%。但在文獻報導及本工作前期預研實驗中，忽略了對氣相產物組成和含量的檢測，導致計算得到的乙醇選擇性偏高。因Ni基催化劑有著較強的甲烷化能力，CuNi或者ZnNi等雙金屬基催化劑相比NiFe催化劑，甲烷化能力顯著弱化，但同時加氫性能也下降，反應主要停留在MG或EG階段，CuFe催化劑的甲烷化和加氫能力相比前二者稍強，但高溫時甲烷選擇性也較高。 此外，本項目還著重進行了催化劑活性中心的構建等製備方面的工作。目前文獻報導的催化加氫體系中，催化劑中的金屬或氧化物活性組分一般均採用浸漬法，該法雖製備簡單，但活性組分分散不均，易於團聚，從而影響催化性能。本項目利用非化學計量比的氧化物上的晶格缺陷位驅動活性金屬納粒子的大量原位析出，可製備得到大量均勻分散的金屬活性中心，克服了浸漬法的缺點。此外，本項目創造性地利用氧化物高溫時的相變為驅動力促進原位析出，也可製備大量高分散的金屬活性納米粒子。這些原位析出的納米活性中心具有較強的H2活化能力和穩定性。