In 掺杂 CeO2 催化 CO2 和甲醇一步合成 DMC 反应的研究

• 作者: 石子兴 姚懿轩 丁传敏 范长帅 宋清文 刘平 王俊文
• 来源期刊: 低碳化学与化工
• 学科: 化学
• 关键词: 碳酸二甲酯 CO2 甲醇 CeO2 In掺杂 氧空位
• 年，卷（期）: 2024,（4）
• 页码范围: 21-27,81
• 页数: 8页
• 语种: 中文
• DOI: 10.12434/j.issn.2097-2547.20230078

摘要

利用二氧化碳(CO2)和甲醇(CH3OH)直接合成碳酸二甲酯(DMC)不仅可以得到高附加值的化学品,还可以缓解温室效应.受热力学限制,该反应平衡转化率低.引入2-氰基吡啶作为脱水剂除水,可使反应更大程度地向DMC方向进行.采用共沉淀法制备了In掺杂CeO2 催化剂(InxCeO2,x为In与Ce的物质的量之比),考察了In掺杂量对催化CO2 和甲醇合成DMC反应活性的影响.催化活性评价结果表明,采用共沉淀法制备的In0.01CeO2 催化剂的时空产率为88.81 mmol/(g·h)(1 g催化剂在 1 h内催化生成的DMC的物质的量,下同),高于CeO2 催化剂的时空产率 49.83 mmol/(g·h).采用XRD、BET和XPS等表征方法分析了催化剂的晶相结构、比表面积和表面组成.表征分析证实In掺杂进入CeO2 晶格使催化表面氧空位相对含量明显提高,导致氧空位数量增加,这有利于催化活性的提高.当x大于 0.01 时,过量的In会附着在催化剂表面和堵塞孔道,使得表面CeO2 含量和催化剂比表面积减小,导致氧空位数量减少,从而使催化剂的催化活性降低.