分步沉淀法制备铜锌基甲醇合成催化剂及其性能研究

• 作者: 陈海波 刘明 李晓敏 于杨 史志刚 李忠于 中石化南京化工研究院有限公司
• 来源期刊: 低碳化学与化工
• 学科: 化学
• 关键词: 甲醇合成 催化剂 活性 分步沉淀
• 年，卷（期）: 2024,（5）
• 页码范围: 12-18
• 页数: 7页
• 语种: 中文

摘要

铜锌完全共沉淀方法是制备铜锌基甲醇合成催化剂的常用方法，然而该方法难以实现对催化剂表面铜-氧化锌交界面活性位点的构筑调控。为了解决这一问题，采用分步沉淀法，在催化剂整体锌含量一定的前提下，将催化剂的锌组分一部分与铜共沉淀形成内核，一部分在外包覆形成表面铜-氧化锌交界面位点，并研究了不同锌包覆比例对催化剂性能的影响。分别采用X射线衍射(XRD)、N2吸/脱附、X射线光电子能谱(XPS)和H2程序升温还原(H2-TPR)等方法对催化剂的晶粒尺寸、孔道结构、金属价态、电子结构和还原能力等进行了表征分析。结果表明，采用分步沉淀法合成的催化剂比共沉淀法合成的催化剂具有更小的晶粒尺寸、更丰富的孔道结构、更强的铜锌相互作用、更稳定的低价铜位点以及更强的还原能力。甲醇合成性能结果显示，在250℃、5.0 MPa和空速10000 h-1的条件下，锌包覆比例为25%时，催化剂的甲醇合成初活性和耐热后活性达到最优。相比于共沉淀法合成的催化剂，其初活性和耐热后活性分别提升了6%和13%。锌包覆比例为50%时，催化剂的耐热后活性衰退率最低，仅为共沉淀法合成的催化剂的66%。分步沉淀法合成的催化剂的活性和耐热性能均有大幅度提升，该方法实现了对甲醇合成催化剂表面活性位点的有效调控，从而成功提升了铜锌基甲醇合成催化剂的活性和热稳定性。