铜基催化剂的性能及催化机理的研究

改性铜硅胶催化剂生产及反应原理

一、硅胶生产原理：

（泡花碱）Na2SiO3＋H2SO4= （硅胶）SiO2+ Na2SO4＋H2O

硅胶经过水洗除去Na2SO4，再经过高温烘烤除水、脱油(在硅胶成型设备上部有油存在)处理，最后得成品硅胶。

二、改型铜硅胶催化剂生产原理：

SiO2＋Cu（NO3）2＋2NH3﹒H2O＝Cu（OH）2﹒SiO2+ 2NH4﹒NO3

Cu（OH）2吸附在硅胶孔隙中，NH4﹒NO3水洗除去。

Cu（OH）2﹒SiO2先用蒸汽加温除去水分，再用电炉陪烧，陪烧过程如下：

Cu（OH）2﹒SiO2＝CuO﹒SiO2＋H2O

三、催化剂升温活化原理：

CuO-SiO2+H2＝Cu-SiO2+H20

四、硝基苯还原原理：

Cu-SO2

C6H5NO2+3 H2＝C6H5NH2+2 H20+Q

Q（25℃）=140Kcal/mol

五、催化剂再生原理：

C+ O2＝C O2

2Cu-SiO2+O2＝2CuO-SiO2

７２　天然气化工（ｃ　化学与化工）　２０１３年第３８卷　

草酸二甲酯催化加氢制乙二醇铜基催化剂研究进展　

李美兰　，马俊国　，徐东彦　，葛庆杰　

（１．青岛科技大学化工学院，山东青岛２６６０４２；２．中国科学院大连化学物理研究所，辽宁大连１１６０２３）　

摘要：合成气经草酸二甲酯加氢制乙二醇是最具工业应用前景的乙二醇合成新工艺。着重介绍了草酸二甲酯非均相加氢　Ｃｕ基催化剂的研究进展，总结了催化剂的制备方法、载体、助剂等对催化反应性能的影响，初步探讨了反应过程催化剂的活性　中心及反应机理。　关键词：草酸二甲酯；乙二醇；催化加氢；Ｃｕ基催化剂；助剂　中图分类号：ＴＱ２２３．１６２；ＴＱ４２６；０６４３．３６　文献标识码：Ａ　文章编号：１００１・９２１９（２０１３）０１—７２—０６　

乙二醇又称甘醇，是一种重要的有机化工原　料。它不仅是生产聚酯树脂、醇酸树脂和聚酯纤维　

的单体，还是润滑剂、增塑剂、油漆、胶黏剂、表面活　

性剂等诸多产品的原材料【ｌ】。乙二醇的传统生产工　

艺为环氧乙烷水合法四。该方法工艺流程长、能耗　

高、乙二醇选择性低，且该路线对石油资源依赖较　

大。上世纪八十年代，Ｋｅｎｊｉ［３］等和Ｗｉｌｌｉａｍ［４１等提出了　

一种非石油合成路线。该路线首先由非石油资源制　

备合成气（ＣＯ＋Ｈ　），再由ＣＯ氧化偶联合成草酸二　

甲酯，草酸二甲酯进一步催化加氢生成乙二醇。该　

路线由于工艺流程简单、能耗低以及乙二醇选择性　高而颇具应用前景，且特别适合我国富煤贫油少气　

的资源特点，因而成为国内相关领域的研究热点。　

草酸二甲酯加氢制乙二醇过程发生如下反应：　（１）草酸二甲酯加氢生成中间产物乙醇酸甲酯；（２）　

乙醇酸甲酯再进一步加氢得到目标产物乙二醇；（３）　

乙二醇继续加氢生成乙醇或发生其它副反应生成　

其它二元醇等；（４）乙二醇又可与其他单醇反应生　

成醚类。对于合成气经草酸二甲酯合成乙二醇过　程，尽管目前ＣＯ氧化偶联制草酸二甲酯已初步实　

铜基催化剂的研究及其应用前景展望

催化剂是化学反应中不可或缺的角色，它们可以加速反应速率，降低反应能量和激活能，从而提高反应的效率。在催化剂中，铜基催化剂具有独特的化学和物理性质，得到越来越多的关注和研究。本文将从铜基催化剂的基本特征、应用领域和未来展望三个方面展开探讨。

一、铜基催化剂的基本特征

铜基催化剂是指含有铜离子或铜的氧化态的固体催化剂。铜离子在催化反应中具有多种作用，如参与过渡态的形成、吸附活性物质、重新分配反应中间体等。在相对简单的乙炔氧化反应中，铜离子可以直接提供氧原子，也可以通过库仑作用和氧分子相互作用来产生生活常见的Cu-O键。铜离子含量的更改可以调节催化活性，例如，当铜离子的含量达到合适的范围时，可以显著提高甲烷燃烧反应的速率。此外，与其他金属相比，铜具有较高的电导率、良好的热稳定性和催化稳定性等特性，使得其被广泛应用于化学、生物、医学和环境科学等领域。

二、铜基催化剂的应用领域

铜基催化剂在多个领域得到了广泛的应用，例如，金属氧化物的还原、气体氧化和DeNOx等反应。其中，DeNOx作为一种重要的大气污染控制技术，在工业排放和交通排放中得到了广泛的应用。目前，铜基催化剂已成为DeNOx技术中的重要组分之一。另外，由于铜基催化剂的优异性能，近年来对于醇类氧化反应中催化剂的研究加大。例如，在甲醇和乙醇氧化反应中，铜离子可以提供氧原子，与醇类作用，产生醛、羧酸和二氧化碳等化合物。铜催化剂的使用可以大大提高反应的选择性和活性。此外，铜基催化剂在烯烃等其他反应中也表现出良好的催化性能，被视为环保和绿色化学的重要利器。

三、未来展望 随着工业化进程的加快，催化剂作为一个重要的制造材料，在未来多个领域都将发挥重要作用。铜基催化剂以其突出的催化性能和不断提高的制备技术，将在未来应用广泛。在DeNOx催化反应领域，铜基催化剂将发挥更为重要的作用，通过合理的催化剂设计和催化剂配方，可以更好的满足DeNOx技术在不同领域的应用要求。此外，在醇类氧化反应中，铜基催化剂将得到更广泛的应用，以满足不同领域对于酸的选择性和活性的要求。未来，随着技术不断的改进和完善，铜基催化剂将在更多的领域得到深入使用。

第２６卷第２期　２０１０年２月　无　机　化　学　学　报　ＣＨＩＮＥＳＥ　Ｊ０ＵＲＮＡＬ　ＯＦ　ＩＮ０ＲＧＡＮＩＣ　ＣＨＥＭＩＳＴＲＹ　Ｖｏ１．２６　Ｎｏ．２　２２３—２３９　

改性介孑Ｌ　Ａｌ２Ｏ３负载的高分散铜基催化剂的结构与催化性能　

于一夫　邹志强－　孟　明　，１　谢亚宁２　胡天斗２　张　静２　

１天津大学化工学院，天津市应用催化科学与工程重点实验室，天津　３０００７２）　

（　中国科学院高能物理研究所，北京　１０００４９）　

摘要：采用浸渍法制备了ＬａＣｅＺｒ或ＹＣｅＺｒ改性的　一Ａ１２０　负载的系列Ｃｕ基催化剂，运用ＸＲＤ、ＢＥＴ、ＥＸＡＦＳ、ＸＰＳ和Ｈ　．　ｒＰＲ等　技术对催化剂的结构进行了详细表征，探讨了催化剂中Ｃｕ物种的存在形式及其还原性能．并与ＣＯ的氧化性能相关联。氮气吸　附一脱附测试结果表明，催化剂具有很高的比表面积以及较均一的介孔结构。ＸＲＤ结果表明，未改性的　—Ａ１　０　负载的Ｃｕ基催　化剂经８００℃高温焙烧后，Ｃｕ物种与载体作用强烈，形成了ＣｕＡ１，Ｏ　尖晶石相，而ＥＸＡＦＳ结果显示，助剂改性后的　一Ａ１　０　负载　的Ｃｕ基催化剂上Ｃｕ物种主要以高分散的ＣｕＯ形式存在，促进了催化剂对ＣＯ的低温氧化性能。Ｈ，一ＴＰＲ结果表明．同一系列　样品随焙烧温度提高，ＣｕＯ的还原温度升高，晶格氧的活动度降低，导致活性的下降　ＬａＣｅＺｒ改性的　—Ａｌ，０　负载的铜基催化剂　于６５０℃焙烧后显示出了较强的抗硫和抗水性能　

关键词：Ｃｕ氧化物；ＣＯ氧化；Ａ１２０３改性；ＥＸＡＦＳ　

中图分类号：０６４３　文献标识码：Ａ　文章编号：１００１—４８６１（２０１０）０２—０２２３—０６　

Ｓｔｒｕｃｔｕｒｅｓ　ａｎｄ　Ｃａｔａｌｙｔｉｃ　Ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ　ｏｆ　Ｈｉｇｈｌｙ　Ｄｉｓｐｅｒｓｅｄ　Ｃｕ－Ｂａｓｅｄ　

Ｃａｔａｌｙｓｔｓ　Ｓｕｐｐｏｒｔｅｄ　ｏｎ　Ｍｏｄｉｆｉｅｄ　Ｍｅｓｏｐｏｒｏｕｓ　ＡＩ２ｏ３