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本文利用金属氧化物负载Lewis酸和无机碱,得到了具有超强碱性的催化剂,利用二氧化碳-环氧丙烷-甲醇反应体系对催化剂的活性进行评价,着重考察了载体种类及催化剂制备条件对催化剂性能的影响。
对于以碱式碳酸镁为载体前驱体的双组分催化剂体系,运用热分析(TG)、X射线衍射(XRD)、CO2程序升温脱附(TPD)、扫描电镜(SEM)等表征手段,对催化剂的结构进行了研究,结果表明:同Mg(OH)2载体前驱体相比,碱式碳酸镁作为载体前驱体的催化剂具有疏松多孔结构,活性组分的负载情况良好,催化剂的碱性位的数量更多。最佳负载量为31.8%,K2CO3和KCl质量比为3:4。负载后的催化剂在450℃左右开始部分分解,产生的钾氧化物是形成超强碱性位的主要原因。研究了以ZrO2为载体的催化剂,结果表明KNO3-KCl/ZrO2双组分催化剂具有良好的催化活性。La2O3为载体负载K2CO3和KCl的催化剂具有优良的催化活性,K2CO3的最佳负载量为17.6%,KCl的最佳负载量为为26.3%。
KNO3-KCl/CeO2催化剂也具有良好的催化活性,KNO3和KCl的最佳负载量均为16.2%。X射线衍射(XRD)分析表明:KNO3-KCl/La2O3催化剂焙烧后KNO3分解形成的钾氧化物是催化剂具有超强碱性的原因。焙烧温度在600-800℃范围内催化剂都有较好的活性,适宜的焙烧温度为800℃。在140℃-180℃温度范围内催化剂都有较好的活性,最佳的反应温度为160℃。反应时间以4h为佳,超过4h后,DMC的收率变化不大。催化剂的强碱性位来自焙烧过程中硝酸盐的部分分解。对于二氧化碳-环氧丙烷-甲醇反应体系,运用Lewis酸-无机碱双组分催化剂,催化剂的活性与载体的碱性和表面结构有关,载体的碱性越强,粒度越小,比表面越大,催化剂的活性越好。