CO₂的回收/轉(zhuǎn)化是實現(xiàn)全球碳資源綜合利用的重要一環(huán)。在眾多轉(zhuǎn)化技術(shù)中,CO₂加氫制甲醇具有良好的應(yīng)用前景。CuO-ZnO-ZrO₂催化劑是一類具有特殊理化性質(zhì)的新型三元復(fù)合催化劑,近年來被成功應(yīng)用于CO₂加氫制甲醇反應(yīng)中,表現(xiàn)出優(yōu)良的催化性能。隨研究的深入,該型催化劑中各組分間的相互作用及這些作用如何對催化反應(yīng)產(chǎn)生影響仍存在較大爭議,而這對理解催化反應(yīng)過程及進一步開發(fā)出高活性/高穩(wěn)定性催化劑具有重要意義。因此,本論文以銅鋅鋯三元體系催化劑為研究對象,利用檸檬酸輔助法嘗試制備出高效CO₂加氫制甲醇催化劑;詳細(xì)考察了催化劑制備參數(shù)(原料用量、脫水方式、預(yù)處理條件和組分配比等)對催化劑結(jié)構(gòu)的影響;討論了催化劑各組分間的相互作用,并分析了這些因素對催化性能的影響。主要研究結(jié)果如下:一、檸檬酸輔助制備銅鋅鋯催化劑采用檸檬酸輔助制備了 CuO-ZnO-ZrO₂催化劑,分別考察前驅(qū)體制備參數(shù)和預(yù)處理條件對催化劑的結(jié)構(gòu)與催化性能的影響,對結(jié)構(gòu)與性能之間的關(guān)系進行討論。研...

【文章頁數(shù)】：154 頁

【學(xué)位級別】：博士

【文章目錄】：
摘要
ABSTRACT
1 緒論
    1.1 CO₂的排放、回收及利用現(xiàn)狀
        1.1.1 CO₂排放引發(fā)的環(huán)境問題
        1.1.2 CO₂的捕集、利用和封存
    1.2 甲醇的生產(chǎn)利用研發(fā)現(xiàn)狀
        1.2.1 甲醇的生產(chǎn)
        1.2.2 甲醇利用現(xiàn)狀
        1.2.3 CO₂加氫制甲醇的研究進展
    1.3 銅基催化劑用于CO₂加氫制甲醇的研究進展
        1.3.1 制備方法
        1.3.2 載體與助劑
        1.3.3 活性位的觀點
        1.3.4 反應(yīng)機理
        1.3.5 文獻(xiàn)反應(yīng)性能數(shù)據(jù)
    1.4 本文主要研究思路
2 實驗部分
    2.1 實驗器材、原料及試劑
        2.1.1 實驗器材
        2.1.2 實驗原料氣
        2.1.3 實驗試劑
    2.2 催化劑的制備
        2.2.1 檸檬酸輔助制備過程
        2.2.2 共沉淀法
    2.3 催化劑的活性評價
        2.3.1 評價裝置
        2.3.2 性能評價方法
        2.3.3 產(chǎn)物分析
    2.4 催化劑的表征
        2.4.1 熱失重分析(TG)
        2.4.2 N₂物理吸附
        2.4.3 X-射線衍射分析(XRD)
        2.4.4 電感耦合等離子體發(fā)射光譜儀(ICP-OES)
        2.4.5 掃描電鏡檢測(SEM)
        2.4.6 透射電鏡檢測(TEM&EDX)
        2.4.7 程序升溫還原(H₂-TPR)
        2.4.8 程序升溫脫附(CO₂-TPD和H₂-TPD)
        2.4.9 X-射線光電子能譜分析(XPS)
3 檸檬酸輔助制備CuO-ZnO-ZrO₂催化劑的研究
    3.1 引言
    3.2 檸檬酸用量對催化劑結(jié)構(gòu)和性能的影響
        3.2.1 催化劑的制備、表征及性能評價
        3.2.2 前驅(qū)體性質(zhì)
        3.2.3 催化劑的活性與選擇性
        3.2.4 催化劑的物化性質(zhì)與結(jié)構(gòu)
        3.2.5 討論
    3.3 陳化溫度對催化劑結(jié)構(gòu)及性能的影響
        3.3.1 催化劑制備、表征及性能評價
        3.3.2 催化劑物化性質(zhì)與結(jié)構(gòu)
        3.3.3 催化劑CO₂加氫制甲醇的性能
        3.3.4 討論
    3.4 濕凝膠脫水方式對催化劑結(jié)構(gòu)及性能的影響
        3.4.1 催化劑制備、表征及性能評價
        3.4.2 催化劑的催化性能
        3.4.3 催化劑的性質(zhì)與織構(gòu)
        3.4.4 討論
    3.5 檸檬酸輔助法與傳統(tǒng)共沉淀法的比較
        3.5.1 催化劑的制備、表征及活性評價
        3.5.2 催化劑的表征結(jié)果
        3.5.3 催化性能
        3.5.4 討論
    3.6 本章小結(jié)
4 CuO-ZnO-ZrO₂催化劑的預(yù)處理及反應(yīng)條件優(yōu)化
    4.1 引言
    4.2 焙燒溫度對催化劑結(jié)構(gòu)和性能的影響
        4.2.1 催化劑的制備、表征及性能評價
        4.2.2 催化劑的表征結(jié)果
        4.2.3 催化劑的性能
        4.2.4 討論
    4.3 預(yù)還原條件對催化劑結(jié)構(gòu)和性能的影響
        4.3.1 催化劑的制備、性能評價及表征
        4.3.2 催化劑的催化性能
        4.3.3 催化劑的結(jié)構(gòu)
        4.3.4 預(yù)還原條件對催化劑的H₂吸附性能的影響
        4.3.5 預(yù)還原條件對催化劑的CO₂吸附性能的影響
        4.3.6 討論
    4.4 反應(yīng)條件對催化活性的影響
        4.4.1 CO₂加氫熱力學(xué)分析
        4.4.2 反應(yīng)溫度的影響
        4.4.3 反應(yīng)壓力的影響
        4.4.4 H₂/CO₂的影響
        4.4.5 與文獻(xiàn)中催化性能的比較
    4.5 本章小結(jié)
5 CuO-ZnO-ZrO₂催化劑組分間的相互作用與穩(wěn)定性
    5.1 引言
    5.2 CuO/ZnO比例的優(yōu)化
        5.2.1 催化劑的制備、評價及表征
        5.2.2 催化劑的性能
        5.2.3 催化劑的物化性質(zhì)
        5.2.4 不同比例催化劑的形貌
        5.2.5 催化劑的還原性能
        5.2.6 催化劑的H₂/CO₂-TPD分析
        5.2.7 催化劑的XPS分析
        5.2.8 討論
    5.3 CuO-ZnO-ZrO₂催化劑組分間的相互作用
        5.3.1 催化劑的制備、表征與性能評價
        5.3.2 催化劑的CO₂加氫反應(yīng)性能
        5.3.3 催化劑的織構(gòu)與物化性質(zhì)
        5.3.4 催化劑的還原性能
        5.3.5 催化劑的CO₂-TPD分析
        5.3.6 催化劑的H₂-TPD分析
        5.3.7 催化劑上的CO₂和H₂吸附、活化及反應(yīng)的討論
        5.3.8 催化劑的TEM檢測
        5.3.9 構(gòu)效關(guān)系分析
    5.4 CuO-ZnO-ZrO₂催化劑的穩(wěn)定性
        5.4.1 催化劑的制備及穩(wěn)定性考察
        5.4.2 催化劑的穩(wěn)定性
        5.4.3 討論
    5.5 初期活性下降原因分析
        5.5.1 催化劑的制備與表征
        5.5.2 反應(yīng)前后催化劑的織構(gòu)與物化性質(zhì)對比
        5.5.3 催化劑的SEM照片
        5.5.4 XPS分析
        5.5.5 討論
    5.6 本章小結(jié)
6 結(jié)論與展望
    6.1 結(jié)論
    6.2 創(chuàng)新點
    6.3 展望
參考文獻(xiàn)
攻讀博士學(xué)位期間科研項目及科研成果
致謝
作者簡介



本文編號：3957153