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甲醇氧化羰基化合成碳酸二甲酯具有工艺简单、成本低、环境污染少等特点而成为研究开发的重点。主要研究的催化剂中,单金属Cu氯化物和双金属Cu-Pd氯化物负载催化剂,最大缺点是容易失活,一般认为失活的主要原因是Cl-的流失。用Cu基分子筛催化剂来代替含Cl-的Cu基催化剂,可以避免Cl-流失,提高催化剂的稳定性。 本文采用固体离子交换法制备CuI/分子筛催化剂,利用微反—色谱装置进行活性评价,筛选了催化剂载体,优化了催化剂制备条件、反应条件。实验发现,当催化剂表面含有Cu2(OH)3Cl化合物时,催化剂的活性、选择性得到很大提高。使用XRD,XPS,SEM,TEM,TG-DTA和FTIR等技术对催化剂进行表征。通过综合分析研究,得到以下结论: (1)通过对ZSM-5,Hβ,DASY及DASY2.0四种不同载体催化剂的催化活性和选择性比较,可以得出,分子筛载体 太原理l--1大学硕士学位论文的种类对催化活性有显著影响。硅铝比较低,酸性较弱的分子筛制备的催化剂活性和选择性较好。DASYZ.O因负载了2.0%稀土钵元素使酸性提高,而使活性和选择性与DASY分子筛相比有所降低。 (2)考察不同硅铝比的Hp载体对催化活性的影响,可以得出:随着硅铝比的降低,催化剂的反应活性呈上升趋势。进一步证明了分子筛中随着硅铝比降低,酸性减弱,可交换的Br中nsted酸H+的数量增加,通过固体离子交换上的活性金属Cu,增加,因而活性提高。 (3)对于cul/HY催化剂,其最佳制备温度为650 Oc,制备时间为4h,反应温度为140℃。 (4)在。:的流量为x mlmin一’时,随着eo/o:t匕值的提高,甲醇的转化率鱿1及DMC的时空收率STY均呈先上升后下降的趋势,而DMC的选择性Sm则呈上升趋势,因而选择最佳原料气配比CO/02=10/1;当原料气配比CO/02=5/1时,最佳空速为720h一’。 (5) XRD分析表明,催化剂制备温度升高,除cuCI升华损失外,一部分CuCI分散于分子筛表面,一部分是Cul与分子筛中的H+进行离子交换,交换出的H+与Cl一结合以HCI 太原理l二大学硕士学位论文形式溢出,导致CuCI晶体特征XRD衍射峰明显减弱。当温度高于550℃时,cul交换趋于完全且单层均匀分散于分子筛表面,多余的CuCI晶体由于升华而逐渐脱除,催化剂表现出较好的催化活性。 (6)当cul/分子筛催化剂中含cuZ(OH)3cl化合物时,具有较高的活性、选择性和优良的催化寿命。 (7)利用XRD,XPS,SEM,TEM,TG一DTA和FTIR等技术对各种催化剂反应前后表征分析得出:在甲醇氧化拨基化合成DMc的催化反应中,含有cuZ(OH)3CI化合物的cul/分子筛催化剂的活性优于不含有该物种的催化剂,且其催化活性与CuZ(OH)3CI化合物负载浓度有关;颗粒增长及颗粒间团聚是催化活性降低的主要原因。