本文關鍵詞：金催化劑的活性炭表面基團、活性相與催化乙炔氫氯化性能關系的研究

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【摘要】：聚氯乙烯由氯乙烯單體聚合而成,它廣泛應用于生活和生產。氯乙烯的制取方法主要有乙炔法及乙烯法。我國貧油少氣多煤的能源結構決定了乙炔法為主。工業(yè)上使用炭載氯化汞為催化劑,而氯化汞易揮發(fā),對人類和環(huán)境造成嚴重的危害。因此,急需開發(fā)一種環(huán)保、高效、經濟的催化劑。金催化劑的高活性吸引了多數(shù)研究者,并被認為有望替代氯化汞催化劑。但是,金催化劑易失活,穩(wěn)定性非常差。目前工業(yè)上使用活性炭為載體,其存在致命的缺點,即機械強度低,易粉化。為此,急需探尋機械強度高,導熱性好的載體來替換活性炭�？紤]到Au~(3+)需依賴活性炭表面含氧基團來穩(wěn)定,所以,能穩(wěn)定Au~(3+)的金基活性相亟待研究。本論文主要研究成果如下:活性炭先經酸洗,再經不同溫度焙燒處理,得到含有不同種類及數(shù)量含氧基團的炭材料,如活性炭經硝酸處理,再在N_2氣氛下900℃焙燒2 h,得ACn-N900。我們先構建了CsAuCl_4活性相,以調變活性炭為載體,采用等體積浸漬法制備Au-Cs催化劑,其中金的負載量為1 wt%,金銫質量比為1:4。發(fā)現(xiàn)Au1-Cs4/AC-n-N900催化劑具有較高的初活性及穩(wěn)定性,主要原因是CsAuCl_4具有良好的抗還原性及熱穩(wěn)定性,可較好的穩(wěn)定Au~(3+),而不依賴活性炭表面的含氧基團。在CsAuCl_4活性相的基礎上,引入第三金屬元素Cu,構筑活性相Cs_aAu_bCu_cCl_d(其中d=a+3b+2c)。制得催化劑AuCsCu/AC-n-N900,其金負載量為0.2 wt%,在P=0.1 MPa,T=180℃,GHSV=740 h~(-1)和n(HCl)/n(C_2H_2)=1.2條件下進行評價,發(fā)現(xiàn)其有較高的初活性(與AuCs Cu/AC-n活性相當),并擁有超強的穩(wěn)定性。通過XRD,H_2-TPR,C_2H_2-TPD和TG等表征分析,發(fā)現(xiàn)以Cs_aAu_bCu_cCl_d為活性相的催化劑進一步提高了金納米顆粒的分散度、Au~(3+)的含量及抗積碳能力。所以,新活性相能更好的穩(wěn)定Au~(3+),而不依賴含氧基團。綜上,低金負載量時優(yōu)越的催化活性及穩(wěn)定性,表明其有良好的工業(yè)應用前景。
【關鍵詞】：乙炔氫氯化 非汞催化劑 表面基團 活性相 催化性能
【學位授予單位】：浙江工業(yè)大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：TQ222.423;O643.36
【目錄】：

• 摘要5-7
• Abstract7-13
• 第一章 文獻綜述13-32
• 1.1 課題研究背景13-16
• 1.1.1 氯乙烯的概況13
• 1.1.2 合成氯乙烯的方法及工藝13-16
• 1.1.2.1 乙炔法及其工藝13-14
• 1.1.2.2 乙烯氧氯化法及其工藝14-15
• 1.1.2.3 乙烷法及其工藝15-16
• 1.2 乙炔氫氯化反應催化劑的研究16-23
• 1.2.1 乙炔氫氯化反應中汞催化劑的應用與發(fā)展16-17
• 1.2.2 乙炔氫氯化反應中非汞催化劑的研究17-23
• 1.2.2.1 無金屬負載的催化劑17-18
• 1.2.2.2 非貴金屬催化劑18-19
• 1.2.2.3 非金貴金屬催化劑19-20
• 1.2.2.4 金催化劑20-23
• 1.3 乙炔氫氯化反應中金催化機理的研究23-26
• 1.3.1 金催化劑的結構研究24-25
• 1.3.2 金催化劑失活的機理研究25-26
• 1.3.2.1 金催化劑積碳失活25
• 1.3.2.2 金催化劑活性相的還原失活25-26
• 1.3.2.3 金催化劑活性相的熱分解失活26
• 1.4 調控金催化乙炔氫氯化反應的路徑26-30
• 1.4.1 金的負載量26-27
• 1.4.2 添加金屬助劑27-29
• 1.4.3 載體的選擇29-30
• 1.4.3.1 活性炭載體29
• 1.4.3.2 其他類型的碳載體29-30
• 1.4.3.3 非碳載體30
• 1.5 研究思路及內容30-32
• 第二章 實驗部分32-40
• 2.1 試劑與儀器32-33
• 2.2 催化劑的制備33-36
• 2.2.1 載體的預處理33-34
• 2.2.2 活性相的制備34-35
• 2.2.2.1 AuCl_3活性相34
• 2.2.2.2 CsAuCl_4活性相34
• 2.2.2.3 Cs_aAu_bCu_cCl_d活性相34-35
• 2.2.3 催化劑的制備方法35-36
• 2.2.3.1 Au催化劑35
• 2.2.3.2 Au-Cs催化劑35
• 2.2.3.3 AuCsCu催化劑35-36
• 2.3 催化劑的活性評價36-37
• 2.3.1 評價裝置及流程36
• 2.3.2 催化劑的活性評價36-37
• 2.3.3 反應產物的檢測及分析方法37
• 2.4 催化劑的表征37-40
• 2.4.1 N_2吸附-脫附37-38
• 2.4.2 XRD38
• 2.4.3 XPS38
• 2.4.4 TEM38
• 2.4.5 H_2-TPR38
• 2.4.6 TPD-MS38-39
• 2.4.7 TG39
• 2.4.8 ICP-AES39
• 2.4.9 Raman39-40
• 第三章 活性炭的調變及催化性能分析40-48
• 3.1 活性炭的調變40
• 3.2 調變的活性炭的催化性能分析40-47
• 3.2.1 N_2吸附-脫附分析41-42
• 3.2.2 Raman分析42-43
• 3.2.3 XRD分析43-44
• 3.2.4 TPD-MS分析44-46
• 3.2.4.1 TPD44-45
• 3.2.4.2 C_2H_2-TPD45-46
• 3.2.5 調變活性炭的催化活性評價46-47
• 3.3 本章小結47-48
• 第四章 調變活性炭負載活性相CsAuCl_4的催化性能48-73
• 4.1 CsAuCl_4配合物的結構及性能分析49-53
• 4.2 調變活性炭負載CsAuCl_4催化劑的性能評價53-63
• 4.2.1 催化劑的活性評價53-56
• 4.2.2 工藝參數(shù)對Au1-Cs4/AC-n-N900催化劑性能的影響56-60
• 4.2.2.1 原料氣配比的影響56-58
• 4.2.2.2 反應溫度的影響58-59
• 4.2.2.3 反應空速的影響59-60
• 4.2.3 Au1-Cs4/AC-n-N900催化劑的穩(wěn)定性評價60-63
• 4.3 調變活性炭負載CsAuCl_4催化劑的表征分析63-72
• 4.4 本章小結72-73
• 第五章 構筑新型活性相Cs_aAu_bCu_cCl_d高效催化乙炔氫氯化73-86
• 5.1 AuCsCu/AC-n-N900催化劑的實驗評價74-80
• 5.1.1 AuCsCu/AC-n-N900催化劑的活性評價74-77
• 5.1.2 AuCsCu/AC-n-N900催化劑的穩(wěn)定性評價77-80
• 5.2 AuCsCu/AC-n-N900催化劑的表征80-84
• 5.3 本章小結84-86
• 第六章 總結與展望86-89
• 6.1 主要總結86-88
• 6.2 展望88-89
• 參考文獻89-99
• 附錄99-100
• 1.作者簡歷99
• 2.科研成果99-100
• 致謝100

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本文編號：1031193