甲酸甲酯是一种重要的化工产品,它既可以直接用作溶剂,杀虫剂,防腐剂与汽油添加剂;也可以作为原料生产高附加值的精细化学品,例如甲酰胺,N,N-二甲基甲酰胺,乙醇酸甲酯,丙烯酸甲酯,碳酸二甲酯等;也可以用于生产甲酸,高纯CO等基础化工品,被公认为“万能中间体”。甲醇作为煤化工的产物面临着产能与产量过剩的问题,从甲醇到甲酸甲酯的路线有甲醇与甲酸酯化法,甲醇羰基化法,甲醇脱氢法等,其中甲醇脱氢法工艺流程短,反应条件温和,副产物CO和H₂可联产甲醇,优势众多,其技术路线非常具有前景。铜基催化剂是甲醇气相脱氢法制甲酸甲酯性能最优的催化剂,铜基催化剂的研究是此领域的核心与关键,本论文重点探讨了铜基催化剂的结构、性质对于甲醇脱氢反应制甲酸甲酯的影响,具体内容如下:1.以SiO₂气凝胶为载体,采用不同沉淀方法,如反加沉淀法、并流沉淀法与正加沉淀法等,制备了一系列Cu/SiO₂催化剂。研究了沉淀过程对催化剂结构、表面性质的影响,催化甲醇脱氢制备甲酸甲酯反应中催化剂结构与活性关系。当采用反加沉淀与并流沉淀法制备Cu/SiO₂催化剂时,还原后生成小尺寸的Cu⁰纳米晶体,获得相对较高的甲醇转化率。而采用正加沉淀法导致还原后生成大尺寸的Cu⁰纳米晶体,获得相对较低的甲醇转化率。采用反加沉淀法制备催化剂时,还原后的Cu/SiO₂催化剂具有较低的酸量和碱量,有利于产物甲酸甲酯的生成,抑制了甲酸甲酯产物的分解。此外,较高的焙烧温度导致催化剂中Cu⁰组分与SiO₂气凝胶载体之间产生较强的相互作用,提高甲醇转化率的同时也导致产物甲酸甲酯进一步分解为CO与H₂。2.以SiO₂气凝胶为载体,采用共沉淀法制备了一系列的Cu/ZnO/SiO₂催化剂。研究了沉淀过程与ZnO助剂对催化剂结构、表面性质的影响,催化甲醇脱氢制备甲酸甲酯催化活性与催化剂结构的关系。采用正加共沉淀法制备催化剂时,经还原后获得的Cu/ZnO/SiO₂催化剂表现出较高的甲酸甲酯选择性;而采用并流共沉淀法经还原后制备的Cu/SiO₂与Cu/ZnO/SiO₂催化剂表现出较高的甲醇转化率,但降低了甲酸甲酯选择性。研究发现,小尺寸Cu⁰微晶在甲醇脱氢反应中的催化活性高于大尺寸金属Cu⁰微晶,但小尺寸金属Cu⁰微晶在甲酸甲酯分解为CO和H₂的过程中也具有较高的催化活性。在Cu/SiO₂催化剂中添加ZnO,除影响了金属Cu⁰的晶粒尺寸外,显著降低了催化剂的碱性,从而抑制了甲酸甲酯的分解反应,提高了甲酸甲酯选择性。同时,ZnO的添加降低了催化剂表面Cu⁺的比例,有助于抑制甲酸甲酯的分解,提高甲酸甲酯的选择性。3.分别以Na₂CO₃、NaOH与NH₃·H₂O为沉淀剂,采用连续共沉淀法制备一系列的Cu/ZnO/Al₂O₃催化剂用于甲醇脱氢反应。研究了沉淀剂种类、煅烧温度对催化剂结构的影响,催化甲醇脱氢制备甲酸甲酯的结构与活性的构效关系。以Na₂CO₃为沉淀剂制备的催化剂具有较小的Cu⁰微晶与较大的比表面,能够提供更多的Cu⁰活性位点,表现出较高的甲醇脱氢反应活性;以NaOH为沉淀剂制备的催化剂具有相对较大的Cu⁰微晶与较小的表面碱性,表现出较高的甲酸甲酯选择性。此外,较高的焙烧温度增强了Cu⁰组分与Zn AlO₄载体组分之间相互作用,提高了甲醇转化率的同时降低了甲酸甲酯的选择性。但极高的焙烧温度（850 ^oC）极大地降低了催化剂比表面积与表面碱性,大幅度降低了甲醇转化率的同时却也展现出最高的甲酸甲酯选择性。