金催化剂的活性炭表面基团、活性相与催化乙炔氢氯化性能关系的研究

来源 :浙江工业大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:lanbour156
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聚氯乙烯由氯乙烯单体聚合而成,它广泛应用于生活和生产。氯乙烯的制取方法主要有乙炔法及乙烯法。我国贫油少气多煤的能源结构决定了乙炔法为主。工业上使用炭载氯化汞为催化剂,而氯化汞易挥发,对人类和环境造成严重的危害。因此,急需开发一种环保、高效、经济的催化剂。金催化剂的高活性吸引了多数研究者,并被认为有望替代氯化汞催化剂。但是,金催化剂易失活,稳定性非常差。目前工业上使用活性炭为载体,其存在致命的缺点,即机械强度低,易粉化。为此,急需探寻机械强度高,导热性好的载体来替换活性炭。考虑到Au3+需依赖活性炭表面含氧基团来稳定,所以,能稳定Au3+的金基活性相亟待研究。本论文主要研究成果如下:活性炭先经酸洗,再经不同温度焙烧处理,得到含有不同种类及数量含氧基团的炭材料,如活性炭经硝酸处理,再在N2气氛下900℃焙烧2 h,得ACn-N900。我们先构建了CsAuCl4活性相,以调变活性炭为载体,采用等体积浸渍法制备Au-Cs催化剂,其中金的负载量为1 wt%,金铯质量比为1:4。发现Au1-Cs4/AC-n-N900催化剂具有较高的初活性及稳定性,主要原因是CsAuCl4具有良好的抗还原性及热稳定性,可较好的稳定Au3+,而不依赖活性炭表面的含氧基团。在CsAuCl4活性相的基础上,引入第三金属元素Cu,构筑活性相CsaAubCucCld(其中d=a+3b+2c)。制得催化剂AuCsCu/AC-n-N900,其金负载量为0.2 wt%,在P=0.1 MPa,T=180℃,GHSV=740 h-1和n(HCl)/n(C2H2)=1.2条件下进行评价,发现其有较高的初活性(与AuCs Cu/AC-n活性相当),并拥有超强的稳定性。通过XRD,H2-TPR,C2H2-TPD和TG等表征分析,发现以CsaAubCucCld为活性相的催化剂进一步提高了金纳米颗粒的分散度、Au3+的含量及抗积碳能力。所以,新活性相能更好的稳定Au3+,而不依赖含氧基团。综上,低金负载量时优越的催化活性及稳定性,表明其有良好的工业应用前景。
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