CuCo基催化剂用于合成气制低碳醇的研究

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低碳醇作为液体燃料、汽油添加剂以及基础化学化工原料具有很好的应用价值和应用前景。本文利用ZrO2,La2O3以及CuCo基催化剂在合成低碳醇反应中各自的特点,制备了ZrO2负载LaCo1-xCuxO3钙钛矿结构的催化剂前驱体,并研究了不同Cu掺杂量,不同钙钛矿负载量以及不同反应条件下,其在合成低碳醇反应中的表现。采用柠檬酸络合-多次浸渍法制备了系列16%LaCo1-xCuxO3/ZrO2(x=0,0.1,0.2,0.3)催化剂前驱体,利用X射线衍射(XRD)、透射电镜(TEM)、程序升温还原(TPR)等技术对催化剂进行表征,并采用加压微型固定床反应器对其合成气转化制低碳醇的催化性能进行评价。经还原之后前驱体形成了氧化镧修饰的氧化锆载体负载CoCu合金(Co-Cu/ZrO2-La2O3),在合成气反应中形成了Co2C-Cu/ZrO2-La2O3结构。性能测试结果表明,该系列催化剂具有很好的醇选择性特别是C2+醇的选择性。其中,16%LaCo0.7Cu0.3O3/ZrO2催化剂在310℃,3MPa,H2/CO=2,空速为3900h-1的条件下,醇选择性可以达到43.4%,C2+醇在总醇中的含量可以达到82.3%。经过200h的稳定性测试后,催化剂的性能依然良好。CoCu合金颗粒与氧化镧修饰的氧化锆载体之间的共同作用使催化剂显示了优良的醇选择性特别是C2+醇的选择性以及好的稳定性。采用柠檬酸络合-多次浸渍法制备出了系列y%LaCo0.7Cu0.3O3/ZrO2(y=12,16,18)催化剂前驱体,研究了不同钙钛矿负载量对合成气制低碳醇的影响。结果表明低碳醇的选择性随着钙钛矿负载量的增加而降低。随着负载量的提高,前驱体中载体ZrO2表面的钙钛矿会发生聚集,相应还原得到的Cu-Co合金颗粒分散性较低,影响了其催化合成气生成低碳醇的选择性。研究了压强对16%LaCo0.7Cu0.3O3/ZrO2催化剂对合成气制低碳醇反应的影响,实验结果表明增大压强有效的提高了CO的转化率,抑制了副产物烷烃的生成,提高了总醇的选择性。液相产物分布数据表明,压强的增加,同样提高了液相产物中C2+醇的含量以及产物的时空收率。
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