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        催化劑活性影響因素的探討

        2014-11-10 12:33:04黃朝蔚
        科技創(chuàng)新導(dǎo)報(bào) 2014年18期

        黃朝蔚

        摘 要:研究了銅的含量和催化劑焙燒溫度對(duì)銅系催化劑活性的影響。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,當(dāng)Cu含量為60wt%時(shí)催化劑的催化活性較高。隨著催化劑焙燒溫度的增高,催化劑的催化性能逐漸升高,在焙燒溫度為500 ℃時(shí),催化劑的催化活性較其他溫度焙燒催化劑的活性好。

        關(guān)鍵詞:銅系催化劑 銅含量 焙燒溫度

        中圖分類號(hào):TQ225.24 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A 文章編號(hào):1674-098X(2014)06(c)-0093-01

        催化劑在現(xiàn)代化學(xué)工業(yè)中占有重要地位,幾乎有半數(shù)以上的化工產(chǎn)品在生產(chǎn)過(guò)程里都采用催化劑。據(jù)統(tǒng)計(jì),約有80%的化工生產(chǎn)過(guò)程使用催化劑,目的是加快反應(yīng)速率,提高生產(chǎn)效率。

        1 催化劑的研究現(xiàn)狀

        在催化劑的研制方面,可以大致分為三大類。

        1.1 貴金屬催化劑

        貴金屬催化劑是近年來(lái)發(fā)展較快的催化劑,如:鈀系和鉑系貴金屬催化劑。雖然貴金屬催化活性較好,受毒物和熱的影響小,但是成本過(guò)高限制了其廣泛應(yīng)用。

        1.2 無(wú)銅非貴金屬催化劑催化劑

        如鎳系催化劑,由于鎳系催化劑低溫時(shí)活性不高,所需反應(yīng)溫度過(guò)高,當(dāng)溫度低于300 ℃時(shí)選擇性較差,并且副產(chǎn)物較多。因此,隨著Cu系、Pd系、Pt系催化劑的開(kāi)發(fā)應(yīng)用,Ni系的應(yīng)用會(huì)越來(lái)越少,但研究表明,在其他類的催化劑中加入適量的鎳,可提高催化劑的反應(yīng)活性。

        1.3 銅系催化劑

        銅系催化劑由于低溫時(shí)就具有良好的催化活性,但銅系催化劑熱穩(wěn)定性較差、易于熱燒結(jié)且低溫選擇性較差。當(dāng)前研究的重點(diǎn)主要是集中在銅系催化劑和貴金屬催化劑上。影響催化劑的催化性能的因素很多,如助劑、載體、反應(yīng)條件(溫度、壓力)、制備方法及工藝等。

        因此,在催化劑的研究方面,一般都是考慮通過(guò)加入各種助劑或改變制備方法及工藝、載體等來(lái)提高催化劑的活性和穩(wěn)定性。

        2 銅的含量對(duì)催化劑活性的影響

        在甲醇裂解的銅基催化劑中,Cu提供了催化活性中心,提供活性物種的能力及數(shù)量對(duì)催化劑的催化性能具有很大影響。為此我們考察了不同的Cu含量對(duì)催化劑性能的影響,實(shí)驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表1。

        由表1中所列的數(shù)據(jù)可以看出,銅的含量不同,對(duì)催化劑的催化性能產(chǎn)生很大影響。在250 ℃反應(yīng)溫度下,催化劑的活性隨著銅含量的增高而增大,即甲醇的轉(zhuǎn)化率、產(chǎn)氫率隨著銅含量的(<60 wt%時(shí))增加而提高,當(dāng)Cu含量為60wt%時(shí)催化劑的催化活性較高,甲醇轉(zhuǎn)化率為76.3%,比銅含量為20%時(shí)增加了7.4%,這可能是較低的Cu含量不足于在催化劑表面形成足夠的活性位,從而降低了催化劑的催化活性。

        3 催化劑焙燒溫度對(duì)催化劑活性的影響

        焙燒溫度對(duì)催化劑的結(jié)構(gòu)及其性能有很大的影響,為了考察焙燒溫度對(duì)催化劑性能的影響,我們以Cu60Cr15Ce15Si10作為考察對(duì)象,考察其在300~700 ℃范圍內(nèi)焙燒,并測(cè)定了其對(duì)甲醇裂解反應(yīng)的活性,表2比較了300 ℃、400 ℃、500 ℃、600 ℃和700 ℃焙燒3 h制備的Cu60Cr15Ce15Si10催化劑的活性評(píng)價(jià)結(jié)果。

        由表2可知,焙燒溫度不同,所得的催化劑活性不同。焙燒溫度為300 ℃時(shí),催化劑的活性較低,在甲醇裂解反應(yīng)中甲醇轉(zhuǎn)化率和產(chǎn)氫率分別為78.4%和57.3%,這可能由于焙燒溫度過(guò)低,催化劑不能形成適合于催化反應(yīng)的結(jié)構(gòu)而不利于反應(yīng)的進(jìn)行,或者催化劑上活性相尚未形成。隨著焙燒溫度的增高,催化劑的催化性能逐漸升高,在焙燒溫度為500 ℃時(shí),催化劑的催化活性較其他溫度焙燒催化劑的活性好,即甲醇轉(zhuǎn)化率為82.3%,產(chǎn)氫率也較高。但當(dāng)焙燒溫度高于500 ℃時(shí)催化劑的催化活性隨著焙燒溫度的升高而下降,在700 ℃下焙燒,其表現(xiàn)出較差的催化活性,甲醇轉(zhuǎn)化率和產(chǎn)氫率分別下降至72.1%和69.7%。這可能是由于焙燒溫度過(guò)高,催化劑中的活性組分部分燒結(jié)聚集,且生成難以還原的晶相結(jié)構(gòu),使催化劑的催化活性降低,因此,該催化劑的最佳焙燒溫度以500 ℃較為合適。endprint

        摘 要:研究了銅的含量和催化劑焙燒溫度對(duì)銅系催化劑活性的影響。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,當(dāng)Cu含量為60wt%時(shí)催化劑的催化活性較高。隨著催化劑焙燒溫度的增高,催化劑的催化性能逐漸升高,在焙燒溫度為500 ℃時(shí),催化劑的催化活性較其他溫度焙燒催化劑的活性好。

        關(guān)鍵詞:銅系催化劑 銅含量 焙燒溫度

        中圖分類號(hào):TQ225.24 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A 文章編號(hào):1674-098X(2014)06(c)-0093-01

        催化劑在現(xiàn)代化學(xué)工業(yè)中占有重要地位,幾乎有半數(shù)以上的化工產(chǎn)品在生產(chǎn)過(guò)程里都采用催化劑。據(jù)統(tǒng)計(jì),約有80%的化工生產(chǎn)過(guò)程使用催化劑,目的是加快反應(yīng)速率,提高生產(chǎn)效率。

        1 催化劑的研究現(xiàn)狀

        在催化劑的研制方面,可以大致分為三大類。

        1.1 貴金屬催化劑

        貴金屬催化劑是近年來(lái)發(fā)展較快的催化劑,如:鈀系和鉑系貴金屬催化劑。雖然貴金屬催化活性較好,受毒物和熱的影響小,但是成本過(guò)高限制了其廣泛應(yīng)用。

        1.2 無(wú)銅非貴金屬催化劑催化劑

        如鎳系催化劑,由于鎳系催化劑低溫時(shí)活性不高,所需反應(yīng)溫度過(guò)高,當(dāng)溫度低于300 ℃時(shí)選擇性較差,并且副產(chǎn)物較多。因此,隨著Cu系、Pd系、Pt系催化劑的開(kāi)發(fā)應(yīng)用,Ni系的應(yīng)用會(huì)越來(lái)越少,但研究表明,在其他類的催化劑中加入適量的鎳,可提高催化劑的反應(yīng)活性。

        1.3 銅系催化劑

        銅系催化劑由于低溫時(shí)就具有良好的催化活性,但銅系催化劑熱穩(wěn)定性較差、易于熱燒結(jié)且低溫選擇性較差。當(dāng)前研究的重點(diǎn)主要是集中在銅系催化劑和貴金屬催化劑上。影響催化劑的催化性能的因素很多,如助劑、載體、反應(yīng)條件(溫度、壓力)、制備方法及工藝等。

        因此,在催化劑的研究方面,一般都是考慮通過(guò)加入各種助劑或改變制備方法及工藝、載體等來(lái)提高催化劑的活性和穩(wěn)定性。

        2 銅的含量對(duì)催化劑活性的影響

        在甲醇裂解的銅基催化劑中,Cu提供了催化活性中心,提供活性物種的能力及數(shù)量對(duì)催化劑的催化性能具有很大影響。為此我們考察了不同的Cu含量對(duì)催化劑性能的影響,實(shí)驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表1。

        由表1中所列的數(shù)據(jù)可以看出,銅的含量不同,對(duì)催化劑的催化性能產(chǎn)生很大影響。在250 ℃反應(yīng)溫度下,催化劑的活性隨著銅含量的增高而增大,即甲醇的轉(zhuǎn)化率、產(chǎn)氫率隨著銅含量的(<60 wt%時(shí))增加而提高,當(dāng)Cu含量為60wt%時(shí)催化劑的催化活性較高,甲醇轉(zhuǎn)化率為76.3%,比銅含量為20%時(shí)增加了7.4%,這可能是較低的Cu含量不足于在催化劑表面形成足夠的活性位,從而降低了催化劑的催化活性。

        3 催化劑焙燒溫度對(duì)催化劑活性的影響

        焙燒溫度對(duì)催化劑的結(jié)構(gòu)及其性能有很大的影響,為了考察焙燒溫度對(duì)催化劑性能的影響,我們以Cu60Cr15Ce15Si10作為考察對(duì)象,考察其在300~700 ℃范圍內(nèi)焙燒,并測(cè)定了其對(duì)甲醇裂解反應(yīng)的活性,表2比較了300 ℃、400 ℃、500 ℃、600 ℃和700 ℃焙燒3 h制備的Cu60Cr15Ce15Si10催化劑的活性評(píng)價(jià)結(jié)果。

        由表2可知,焙燒溫度不同,所得的催化劑活性不同。焙燒溫度為300 ℃時(shí),催化劑的活性較低,在甲醇裂解反應(yīng)中甲醇轉(zhuǎn)化率和產(chǎn)氫率分別為78.4%和57.3%,這可能由于焙燒溫度過(guò)低,催化劑不能形成適合于催化反應(yīng)的結(jié)構(gòu)而不利于反應(yīng)的進(jìn)行,或者催化劑上活性相尚未形成。隨著焙燒溫度的增高,催化劑的催化性能逐漸升高,在焙燒溫度為500 ℃時(shí),催化劑的催化活性較其他溫度焙燒催化劑的活性好,即甲醇轉(zhuǎn)化率為82.3%,產(chǎn)氫率也較高。但當(dāng)焙燒溫度高于500 ℃時(shí)催化劑的催化活性隨著焙燒溫度的升高而下降,在700 ℃下焙燒,其表現(xiàn)出較差的催化活性,甲醇轉(zhuǎn)化率和產(chǎn)氫率分別下降至72.1%和69.7%。這可能是由于焙燒溫度過(guò)高,催化劑中的活性組分部分燒結(jié)聚集,且生成難以還原的晶相結(jié)構(gòu),使催化劑的催化活性降低,因此,該催化劑的最佳焙燒溫度以500 ℃較為合適。endprint

        摘 要:研究了銅的含量和催化劑焙燒溫度對(duì)銅系催化劑活性的影響。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,當(dāng)Cu含量為60wt%時(shí)催化劑的催化活性較高。隨著催化劑焙燒溫度的增高,催化劑的催化性能逐漸升高,在焙燒溫度為500 ℃時(shí),催化劑的催化活性較其他溫度焙燒催化劑的活性好。

        關(guān)鍵詞:銅系催化劑 銅含量 焙燒溫度

        中圖分類號(hào):TQ225.24 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A 文章編號(hào):1674-098X(2014)06(c)-0093-01

        催化劑在現(xiàn)代化學(xué)工業(yè)中占有重要地位,幾乎有半數(shù)以上的化工產(chǎn)品在生產(chǎn)過(guò)程里都采用催化劑。據(jù)統(tǒng)計(jì),約有80%的化工生產(chǎn)過(guò)程使用催化劑,目的是加快反應(yīng)速率,提高生產(chǎn)效率。

        1 催化劑的研究現(xiàn)狀

        在催化劑的研制方面,可以大致分為三大類。

        1.1 貴金屬催化劑

        貴金屬催化劑是近年來(lái)發(fā)展較快的催化劑,如:鈀系和鉑系貴金屬催化劑。雖然貴金屬催化活性較好,受毒物和熱的影響小,但是成本過(guò)高限制了其廣泛應(yīng)用。

        1.2 無(wú)銅非貴金屬催化劑催化劑

        如鎳系催化劑,由于鎳系催化劑低溫時(shí)活性不高,所需反應(yīng)溫度過(guò)高,當(dāng)溫度低于300 ℃時(shí)選擇性較差,并且副產(chǎn)物較多。因此,隨著Cu系、Pd系、Pt系催化劑的開(kāi)發(fā)應(yīng)用,Ni系的應(yīng)用會(huì)越來(lái)越少,但研究表明,在其他類的催化劑中加入適量的鎳,可提高催化劑的反應(yīng)活性。

        1.3 銅系催化劑

        銅系催化劑由于低溫時(shí)就具有良好的催化活性,但銅系催化劑熱穩(wěn)定性較差、易于熱燒結(jié)且低溫選擇性較差。當(dāng)前研究的重點(diǎn)主要是集中在銅系催化劑和貴金屬催化劑上。影響催化劑的催化性能的因素很多,如助劑、載體、反應(yīng)條件(溫度、壓力)、制備方法及工藝等。

        因此,在催化劑的研究方面,一般都是考慮通過(guò)加入各種助劑或改變制備方法及工藝、載體等來(lái)提高催化劑的活性和穩(wěn)定性。

        2 銅的含量對(duì)催化劑活性的影響

        在甲醇裂解的銅基催化劑中,Cu提供了催化活性中心,提供活性物種的能力及數(shù)量對(duì)催化劑的催化性能具有很大影響。為此我們考察了不同的Cu含量對(duì)催化劑性能的影響,實(shí)驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表1。

        由表1中所列的數(shù)據(jù)可以看出,銅的含量不同,對(duì)催化劑的催化性能產(chǎn)生很大影響。在250 ℃反應(yīng)溫度下,催化劑的活性隨著銅含量的增高而增大,即甲醇的轉(zhuǎn)化率、產(chǎn)氫率隨著銅含量的(<60 wt%時(shí))增加而提高,當(dāng)Cu含量為60wt%時(shí)催化劑的催化活性較高,甲醇轉(zhuǎn)化率為76.3%,比銅含量為20%時(shí)增加了7.4%,這可能是較低的Cu含量不足于在催化劑表面形成足夠的活性位,從而降低了催化劑的催化活性。

        3 催化劑焙燒溫度對(duì)催化劑活性的影響

        焙燒溫度對(duì)催化劑的結(jié)構(gòu)及其性能有很大的影響,為了考察焙燒溫度對(duì)催化劑性能的影響,我們以Cu60Cr15Ce15Si10作為考察對(duì)象,考察其在300~700 ℃范圍內(nèi)焙燒,并測(cè)定了其對(duì)甲醇裂解反應(yīng)的活性,表2比較了300 ℃、400 ℃、500 ℃、600 ℃和700 ℃焙燒3 h制備的Cu60Cr15Ce15Si10催化劑的活性評(píng)價(jià)結(jié)果。

        由表2可知,焙燒溫度不同,所得的催化劑活性不同。焙燒溫度為300 ℃時(shí),催化劑的活性較低,在甲醇裂解反應(yīng)中甲醇轉(zhuǎn)化率和產(chǎn)氫率分別為78.4%和57.3%,這可能由于焙燒溫度過(guò)低,催化劑不能形成適合于催化反應(yīng)的結(jié)構(gòu)而不利于反應(yīng)的進(jìn)行,或者催化劑上活性相尚未形成。隨著焙燒溫度的增高,催化劑的催化性能逐漸升高,在焙燒溫度為500 ℃時(shí),催化劑的催化活性較其他溫度焙燒催化劑的活性好,即甲醇轉(zhuǎn)化率為82.3%,產(chǎn)氫率也較高。但當(dāng)焙燒溫度高于500 ℃時(shí)催化劑的催化活性隨著焙燒溫度的升高而下降,在700 ℃下焙燒,其表現(xiàn)出較差的催化活性,甲醇轉(zhuǎn)化率和產(chǎn)氫率分別下降至72.1%和69.7%。這可能是由于焙燒溫度過(guò)高,催化劑中的活性組分部分燒結(jié)聚集,且生成難以還原的晶相結(jié)構(gòu),使催化劑的催化活性降低,因此,該催化劑的最佳焙燒溫度以500 ℃較為合適。endprint

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