本文關(guān)鍵詞：負(fù)載型銅基催化劑對(duì)乙烷氧氯化制備氯乙烯反應(yīng)的研究

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【摘要】：氯乙烯(簡(jiǎn)稱為VCM)是一種十分重要的化工基礎(chǔ)材料。在氯乙烯的三種制備方法中,與乙炔法、乙烯法相比,乙烷氧氯化法具有成本低廉、生產(chǎn)過程污染少等優(yōu)點(diǎn)。然而,目前實(shí)現(xiàn)乙烷氧氯化工業(yè)化的首要問題是研發(fā)出壽命長(zhǎng)、熱穩(wěn)定性高的優(yōu)良催化劑。為此我們選用耐高溫的鈣鈦礦化合物作為助劑,氯化銅為活性組分,γ-Al_2O_3為載體,合成了負(fù)載型銅基催化劑。探討助劑和活性組分之間存在的協(xié)同作用,同時(shí)也開展了用鉀離子修飾對(duì)催化劑物理化學(xué)性能的影響。采用 XRD、BET、H2-TPR、XPS、TG-DSC、SEM、O2-TPD 和 C2H6-TPD等多種表征方法對(duì)催化劑的結(jié)構(gòu)和物理化學(xué)性能進(jìn)行分析,得到的實(shí)驗(yàn)結(jié)果總結(jié)如下:(1)分別采用浸漬法和溶膠凝膠法制備了 CuCl_2-γ-Al_2O_3和單、雙鈣鈦礦型化合物助劑,然后用機(jī)械混合法將助劑與CuCl_2-γ-Al_2O_3進(jìn)行混合而制備成單、雙鈣鈦礦負(fù)載銅基催化劑。詳細(xì)研究了 B位分別為Fe、Al和Mn的鈷系雙鈣鈦礦型催化劑La_2BCoO_6-CuCl_2-γ-Al_2O_3與B位分別為Fe、Al、Mn、和Co的相對(duì)應(yīng)的單鈣鈦礦型催化劑LaBO3-CuCl_2-γ-Al_2O_3用于乙烷氧氯化反應(yīng)的催化性能。結(jié)果發(fā)現(xiàn),雙鈣鈦礦負(fù)載銅基催化劑的C2H6轉(zhuǎn)化率和C2H3Cl選擇性明顯要高于相應(yīng)的單鈣鈦礦負(fù)載銅基催化劑。由于雙鈣鈦礦結(jié)構(gòu)中,B位原子的八面體構(gòu)造由B'O6和B"O6交替排列存在,B'以及B"離子被氧隔開而成B'-O-B"結(jié)構(gòu),有超交換作用,并且該B'-O-B"結(jié)構(gòu)具有的180°超交換作用在鈣鈦礦結(jié)構(gòu)中發(fā)揮著主導(dǎo)的作用,因此使雙鈣鈦礦負(fù)載銅基催化劑展現(xiàn)出優(yōu)良的催化性能。(2)采用機(jī)械混合法合成了催化劑La_2MnCoO_6-CuCl_2-γ-Al_2O_3、La_2FeCoO_6-CuCl_2-γ-Al_2O_3 和 La_2AlCoO_6-CuCl_2-γ-Al_2O_3。催化活性測(cè)試發(fā)現(xiàn),上述三種催化劑的C2H6轉(zhuǎn)化率分別為98%、97%和100%;C2H3Cl選擇性分別為38%、47%和44%。相比之下,La_2AlCoO_6-CuCl_2-γ-Al_2O_3催化劑的乙烷氧氯化性能優(yōu)于 La_2MnCoO_6-CuCl_2-γ-Al_2O_3 和 La_2FeCoO_6-CuCl_2-γ-Al_2O_3兩種催化劑。(3)為了研究雙鈣鈦礦助劑和活性組分CuCl_2之間的協(xié)同作用,我們對(duì) La_2AlCoO_6-CuCl_2-γ-Al_2O_3 與γ-Al_2O_3,CuCl_2,CuCl_2-γ-Al_2O_3,La_2AlCoO_6和La_2AlCoO_6-γ-Al_2O_3幾種催化劑的催化性能進(jìn)行對(duì)比分析,結(jié)果發(fā)現(xiàn),制備的雙鈣鈦礦負(fù)載銅基催化劑La_2AlCoO_6-CuCl_2-γ-Al_2O_3表現(xiàn)出較好的催化性能,其C2H6轉(zhuǎn)化率100%,C2H3Cl選擇性43.8%。該催化劑這種優(yōu)良的催化性能主要是因?yàn)槠浔砻婢哂写罅康谋砻嫖窖鹾碗p鈣鈦礦La_2AlCoO_6助劑與活性組分CuCl_2之間存在的協(xié)同作用。La_2AlCoO_6與CuCl_2之間的協(xié)同作用降低了 Cu2+→Cu+的還原過程中的還原活化能,使Cu2+更容易被活化和還原,因此提高了催化劑La_2AlCoO_6-CuCl_2-γ-Al_2O_3的催化性能。(4)對(duì)La_2AlCoO_6-CuCl_2-γ-Al_2O_3催化劑進(jìn)行鉀離子修飾,研究發(fā)現(xiàn),在不同鉀離子修飾的雙鈣鈦礦負(fù)載銅基催化劑La_2-xKxAlCoO_6-CuCl_2-γ-Al_2O_3(x=0.1,0.2,0.3,0.4,0.5)中,當(dāng) x 是 0.4 時(shí),催化劑 La1.6K0.4AlCoO_6-CuCl_2-γ-Al_2O_3展現(xiàn)出良好的催化性能,其C2H6轉(zhuǎn)化率是100%,C2H3Cl選擇性是58%。在反應(yīng)40h后,La1.6K0.4AlCoO_6-CuCl_2-γ-Al_2O_3催化劑并未出現(xiàn)失活的現(xiàn)象,并且其C2H6轉(zhuǎn)化率和C2H3Cl選擇性基本變化不大,可見催化劑La1.6K0.4AlCoO_6-CuCl_2-γ-Al_2O_3不僅有優(yōu)異的催化活性,而且也有良好的穩(wěn)定性。
【學(xué)位授予單位】：內(nèi)蒙古大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號(hào)】：O643.36;TQ222.423

【參考文獻(xiàn)】

中國(guó)期刊全文數(shù)據(jù)庫 前5條

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本文編號(hào)：1301842