铜—锆基催化剂在乙醇合成乙酸乙酯反应中催化性能的研究

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随着各行各业的发展,尤其是医药、化学工业方面,对乙酸乙酯的需求量在不断增加,而绿色化学将成为21世纪化学发展的主导方向。早先制备乙酸乙酯的技术方法都存在种种的缺陷而不能满足人们的需要,现开发的乙醇一步氧化法虽能弥补一些以往的缺陷,做到无废液污染、无腐蚀性、原料易得和工艺简单等优点,但乙醇的转化率和乙酸乙酯的选择性还尚且比较低,需要开发新型催化剂来提高乙醇的转化率和乙酸乙酯的选择性,进而扩大生产,满足人们的需要。本论文采用反加沉淀法、沉淀沉积法和并流沉淀法制备铜-锆基催化剂,并考察其在乙醇合成乙酸乙酯反应工艺中的催化性能。采用X射线衍射(XRD)、程序升温脱附法(TPD)、程序升温还原法(TPR)和透射电子显微镜(TEM)等表征手段对所制备的催化剂进行表征,结合工艺数据,包括乙醇的转化率和乙酸乙酯的选择性来确定出催化剂的最佳制备方法。根据最佳制备方法,通过改变反应温度、反应时间、沉淀剂种类、焙烧温度和焙烧时间等合成条件制备出不同条件下的催化剂,再结合表征结果和工艺反应结果中的乙醇转化率和乙酸乙酯的选择性,确定出催化剂的最佳合成条件,最终使乙醇的转化率和乙酸乙酯的选择性在该催化剂下达到最优。实验结果表明:结合表征结果和工艺研究,当采用反加沉淀法,在以NaOH为沉淀剂,合成温度为80℃、合成时间为6h、焙烧温度为400℃、焙烧时间为6h的条件下制备的铜-锆基催化剂在乙醇合成乙酸乙酯反应中的催化活性为最佳,在工艺中于280℃下反应1.5h可使乙醇转化率达到85%,乙酸乙酯的选择性达到66%。
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