射频等离子体技术制备合成低碳醇用铜钴基催化剂

《铜基催化剂活化调控及二氧化碳加氢制甲醇反应性能研究》篇一一、引言随着全球能源需求的增长和环境保护意识的提高，寻找高效、环保的能源转化和存储方式已成为当前研究的热点。

其中，利用二氧化碳加氢制取甲醇（一种重要的有机化工原料）因其低碳、环保的特性，在国内外受到广泛关注。

在二氧化碳加氢制甲醇的过程中，催化剂的选择至关重要。

本文以铜基催化剂为研究对象，对其活化调控及其在二氧化碳加氢制甲醇反应中的性能进行研究。

二、铜基催化剂的活化调控2.1 催化剂制备铜基催化剂的制备主要涉及选材、制备工艺及表面改性等步骤。

在制备过程中，要严格控制催化剂的组成、结构以及比表面积等关键因素，这对催化剂的活性及稳定性具有重要影响。

2.2 活化方法铜基催化剂的活化主要通过还原剂还原、高温处理、气氛处理等方法实现。

其中，还原剂还原法常采用氢气作为还原剂；高温处理可有效去除催化剂中的杂质；气氛处理则是通过控制反应气氛，如氢气与氮气的比例等，达到激活催化剂的目的。

2.3 活化调控的影响因素活化调控的效率及效果受到催化剂的制备工艺、组成成分、反应温度和时间等多种因素的影响。

只有合理选择活化方法并控制好相关参数，才能获得理想的活化效果。

三、二氧化碳加氢制甲醇反应性能研究3.1 反应机理二氧化碳加氢制甲醇的反应机理涉及多个步骤，包括二氧化碳的吸附与活化、氢气的解离、以及甲醇的生成等。

这些步骤均需在催化剂的作用下进行。

3.2 铜基催化剂的应用铜基催化剂因其良好的催化性能和低廉的成本，在二氧化碳加氢制甲醇的反应中得到了广泛应用。

通过对铜基催化剂的活化调控，可以有效提高其催化活性及稳定性，从而提升甲醇的产量和质量。

3.3 反应性能评价对铜基催化剂的反应性能进行评价时，主要考虑其活性、选择性、稳定性及抗毒性能等因素。

其中，活性指催化剂对反应的催化能力；选择性指催化剂对某一产物的生成能力；稳定性则反映了催化剂在长时间运行过程中的性能保持情况；抗毒性能则指催化剂在有毒物质存在下的性能表现。

能源催化与环境材料领域的辛勤耕耘者作者：石芳芳来源：《科学中国人》2014年第10期专家简介：储伟，1965年出生，四川大学教授，博导，国家教育部新世纪优秀人才，四川省学术与技术带头人。

1995年获北美催化协会J. Kokes Grant奖；1995年获得美国化学会ACS评优。

2013年12月份获得国际ENI Award环境保护大奖提名（意大利ENI公司是世界500强前100名）。

研究领域方向为纳米碳材料（碳纤维、石墨烯）、等离子体技术应用、清洁能源转化和储存技术（油气转化、氢能、锂电池、电容器）、二氧化碳捕获利用封存（CCUS）高效技术、催化燃烧和尾气治理技术及新型高效催化材料的研究开发等。

发表学术论文300余篇，论文被引用大于3160次。

所负责或主研的多个项目已进入中试应用。

以第一排名获四川省科技进步奖二等奖2项，获得中国石油与化学工业青年科技突出贡献奖。

目前有80%以上的化工产品是借助催化剂生产出来的，因而催化剂与化工生产密切相关。

特别是新型能源催化材料与环境材料的研究和应用，正在给现代工业带来创新和发展。

在能源催化和环境材料研究领域中，有众多有志之士。

储伟15岁怀揣梦想考进南京大学，毕业后经国家教委选拔远赴法国留学。

经过六年多的勤奋苦学和大量的科研实践，26岁获得法国博士学位。

当身边的同龄人还在努力地找寻人生方向的时候，他已经走在了通往理想的道路上——科研创新之路。

他勤奋好学，熟悉四门外语；科研路上脚踏实地，勤勤恳恳。

在能源催化与环境材料领域中执著探索和创新。

心系环保，执著创新在全球气候变化和极端气候事件越来越多的严峻形势面前，包括中国在内的世界大国和发达国家都在积极采取措施对温室效应进行有效控制。

有着强烈公益心的储伟教授心系环保，毅然决定利用自己的专业知识投身祖国新能源材料和环保事业，为国家做出积极贡献。

早在1998年，储伟教授已经开始应用辉光放电等离子体技术，进行强化催化剂制备的研究工作，他是世界上进行此项创新研究的先驱人员之一。

分步沉淀法制备铜锌基甲醇合成催化剂及其性能研究陈海波;刘明;李晓敏;于杨;史志刚;李忠于【期刊名称】《低碳化学与化工》【年(卷),期】2024(49)5【摘要】铜锌完全共沉淀方法是制备铜锌基甲醇合成催化剂的常用方法,然而该方法难以实现对催化剂表面铜-氧化锌交界面活性位点的构筑调控。

为了解决这一问题,采用分步沉淀法,在催化剂整体锌含量一定的前提下,将催化剂的锌组分一部分与铜共沉淀形成内核,一部分在外包覆形成表面铜-氧化锌交界面位点,并研究了不同锌包覆比例对催化剂性能的影响。

分别采用X射线衍射(XRD)、N2吸/脱附、X射线光电子能谱(XPS)和H2程序升温还原(H2-TPR)等方法对催化剂的晶粒尺寸、孔道结构、金属价态、电子结构和还原能力等进行了表征分析。

结果表明,采用分步沉淀法合成的催化剂比共沉淀法合成的催化剂具有更小的晶粒尺寸、更丰富的孔道结构、更强的铜锌相互作用、更稳定的低价铜位点以及更强的还原能力。

甲醇合成性能结果显示,在250℃、5.0 MPa和空速10000 h-1的条件下,锌包覆比例为25%时,催化剂的甲醇合成初活性和耐热后活性达到最优。

相比于共沉淀法合成的催化剂,其初活性和耐热后活性分别提升了6%和13%。

锌包覆比例为50%时,催化剂的耐热后活性衰退率最低,仅为共沉淀法合成的催化剂的66%。

分步沉淀法合成的催化剂的活性和耐热性能均有大幅度提升,该方法实现了对甲醇合成催化剂表面活性位点的有效调控,从而成功提升了铜锌基甲醇合成催化剂的活性和热稳定性。

【总页数】7页(P8-14)【作者】陈海波;刘明;李晓敏;于杨;史志刚;李忠于【作者单位】中石化南京化工研究院有限公司【正文语种】中文【中图分类】TQ426.6;TQ223.121【相关文献】1.二步共沉淀法制备的铜基甲醇合成催化剂的研究2.共沉淀法制备CO2合成甲醇铜基催化剂的性能研究3.沉淀法制备铜基甲醇合成催化剂的研究进展4.沉淀法制备铜基甲醇合成催化剂的研究进展5.沉淀法制备铜基甲醇合成催化剂的研究因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。

铜基催化剂的制备方法及其载体与助剂-有机化学论文-化学论文——文章均为WORD文档，下载后可直接编辑使用亦可打印——木材干馏、粮食发酵等是早期获取醇类的主要途径，产量较小，仅被用作医疗、饮食、香料、染料等日用品的生产原料或溶剂。

1923年，德国BASF公司最早开发了以CO和H2为原料，在10~30MPa压力和ZnO-CrO3催化体系作用下生产甲醇的工艺技术[1].目前，合成气制甲醇是仅次于合成氨技术的第二大规模催化反应工艺。

1966年，英国ICI公司成功开发CuO-ZnO系催化剂的低压合成法；1970年，德国Lurgi公司成功开发GL-104型CuO-ZnO 系催化剂的低压合成法；1972年，英国ICI公司成功开发ICI51-2型CuO-ZnO系催化剂的中压合成法。

随后各国还开发了MGC法、BASF法、Topsoe法，以及波兰、前苏联等国的低压法。

甲醇的大规模合成，推动了甲醇下游产业的快速发展。

在过去的几十年中，甲醇制汽油（MTG, 美国ExxonMobil公司）、甲醇制低碳混和烯烃（MTO,中国科学院大连化学物理研究所）、甲醇制丙烯（MTP,德国Lurgi公司）工艺相继开发成功，一定程度上缓解了石油资源紧张的形势，尤其是在中国这样缺油、少气、多煤的国家，其重要性尤为突出。

除甲醇外，乙醇、乙二醇等低碳醇在现代化工过程中也得到了广泛应用，尤其是消耗量较大的燃料生产和聚酯纤维加工行业，对醇类的需求量与日俱增。

低碳醇类作为燃料具有减少温室气体排放、减少有毒物质排放、提高能源效率和降低燃料成本的独特优势[2].以CO、羧酸、脂类等为原料，在催化剂作用下加氢生产低碳醇，引起了广泛关注和研究。

羰基加氢反应要求催化剂具有较高的催化活化C=O键和氢键的能力。

可以活化氢键的金属包括钴（Co）、镍（Ni）、铷（Rb）、铑（Rh）、钯（Rb）、锇（Os）、铱（Ir）、铂（Pt）、钪（Sc）、钛（Ti）、锆（Zr）、铜（Cu）等[3].Cu基催化剂还具有很弱的C-O断键能力和形成C-C的能力，对生成石蜡的活性较低，因此表现出了较高的醇类产物选择性[4-6].金属催化剂中，金属的晶体结构和电子结构会影响表面反应类型和吸附性能，从而影响催化剂活性和产物选择性。

专利名称：一种用于合成气制低碳醇的铜钴基催化剂的制备方法
专利类型：发明专利
发明人：王亮,李亚斐,郑长征,刘斌,丁涛,惠盼婷,南柯媚,黄志刚
申请号：CN201910887262.7
申请日：20190919
公开号：CN110665510A
公开日：
20200110
专利内容由知识产权出版社提供
摘要：本发明公开了用于合成气制低碳醇的铜钴基催化剂的制备方法，具体按照以下步骤实施：步骤1，将碳纳米管置于浓硝酸中进行处理，再蒸涂于碳纸上，自然晾干，得到阴极电极材料；步骤2，在离子水中加入无水硫酸铜、七水硫酸钴、柠檬酸钠和硫酸钠，搅拌均匀，得到溶液a，再对pH 值进行调节，调节后置于恒温水浴锅中，得到电解液；步骤3，将阴极电极材料和阳极电极材料置于电解液中，采用数控恒电流电镀电源将其连接，进行电解，得到铜钴基催化剂样品；步骤4，将铜钴基催化剂样品冲洗至容器中，进行干燥、焙烧、压片、研磨、筛分，即得到铜钴基催化剂。

本发明制备的催化剂表面疏松多孔，比表面积较大，活性组分高度分散，催化效果良好。

申请人：西安工程大学
地址：710048 陕西省西安市碑林区金花南路19号
国籍：CN
代理机构：西安弘理专利事务所
代理人：韩玙
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