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一直以来,氯乙烯工业生产所使用的催化剂是HgCl2/AC,然而氯化汞易升华、流失,对人类和环境造成严重危害。因此,开发环境友好型无汞催化剂成为当前亟需解决的问题。 本文主要研究乙炔氢氯化反应中的低含量钌基催化剂,钌的含量为0.25wt%。通过加入不同助剂对钌基催化剂进行改性,初步研究了草酸、氯化铵、稀土对低含量钌基催化剂性能的影响。并采用XRD、SEM、TEM、BET、TG、TPR、XPS等一系列表征方法对其进行分析,最终得到下列结果: (1)采用浸渍法制备出一系列草酸改性的低含量钌基催化剂,在T=170℃,V(HCl)/V(C2H2)=1.15,GHSV(C2H2)=180h-1条件下进行乙炔氢氯化反应性能测试。其中未改性的0.25%Ru/AC催化剂的乙炔转化率为58.8%。通过草酸改性的0.25%Ru-15/AC催化剂表现出最佳性能,乙炔转化率高达到80.9%,比0.25%Ru/AC提高了37.7%。表征结果显示,草酸能够很好地促进活性钌物种在载体上的分散,以及能够有效地抑制催化剂表面上的焦炭沉积和主要活性物种钌氧化物的还原的发生,从而提高催化剂的活性与稳定性。 (2)使用氯化铵对低钌含量催化剂进行改性,首先探索了不同含量的氯化铵对钌基催化剂性能的影响,然后研究了不同负载顺序对其性能的影响。乙炔氢氯化反应性能测试结果显示,氯化铵与钌的最佳负载比例为8:1,催化剂0.25%Ru-8Am/AC的乙炔转化率高达87%,比未改性的0.25%Ru/AC催化剂提高了47.9%。其中先钌后氯化铵的分步负载顺序为制备该系列催化剂的最优方法,催化剂0.25%Ru/AC-8Am的乙炔转化率高达91.1%,比0.25%Ru/AC催化剂提高了54.9%。表征结果说明氯化铵能够促进钌物种在载体上的分散,且能够有效地抑制反应过程中积碳的产生,从而提高催化剂的活性和稳定性。 (3)研究了稀土La、Ce、Pr、Yb和Tm对0.25%Ru/AC催化剂性能的影响,通过浸渍法和热处理制备出系列稀土改性的钌基催化剂0.25%Ru-10La/AC、0.25%Ru-10Ce/AC、0.25%Ru-10Pr/AC、0.25%Ru-10Yb/AC、0.25%Ru-10Tm/AC。活性测试结果显示La、Ce、Pr和Tm均对该反应有抑制作用,仅有稀土Yb能够促进该反应发生。催化剂0.25%Ru-10Yb/AC的乙炔转换率为67.3%,比0.25%Ru/AC催化剂提高了14.5%。接着探究了不同含量Yb对钌基催化剂的影响,通过性能测试确定出Yb与Ru最佳质量比为10:1。然后考虑了负载顺序对其性能的影响,结果显示共负载为最佳制备方法。最后再通过各种表征手段对该系列催化剂进行表征分析,结果发现Yb能够促进活性组分高价钌物种的生成,从而提高了催化剂的活性。