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本文分别采用CuO—TiO2-ZrO2和HZSM—5作为甲醇合成和甲醇脱水反应的活性组分制备用于二氧化碳直接合成二甲醚的双功能催化剂。利用XRD、BET、TPR、CO2-TPD和加压固定床活性评价等多种研究方法系统地考察了下列诸因素对CuO-TiO2-ZrO2结构和性能的影响:Ti/Zr比例、制备方法、沉淀剂的种类、焙烧条件、CuO含量和助剂。
取得了如下主要结果。
催化剂中含有TiO2-ZrO2复合氧化物比单一的TiO2或ZrO2具有更大的比表面积、稳定性和催化活性。CuO含量是催化剂活性的最大影响因素,适当提高CuO含量后,CO2的转化率和DME的选择性都能大幅度的增加。
当Ti/Zr=1时,采用并流共沉淀法,Na2CO3作为沉淀剂,500℃焙烧,CuO含量为70 wt%时制备的催化剂CO2的转化率最高。同时其他条件不变,350℃焙烧时二甲醚的产率最高。
添加ZnO可使表面CuO更加分散,降低CuO的晶化程度,增加催化剂的比表面积,使CuO粒子变得更加均匀。从而显著提高CuO—TiO2-ZrO2/HZSM—5催化剂CO2的转化率和DME的选择性。
向CuO—ZnO—TiO2-ZrO2中加入少量的SiO2,可以提高催化剂的CO2转化率、DME的选择性和稳定性,延长催化剂的使用寿命。以添加1 wt%的SiO2,样品的催化性能最佳。