论文摘要
二氧化碳加氢直接合成二甲醚工艺既可以得到有用的化学品,又可以解决二氧化碳造成环境污染的问题,对于保证经济的高速发展和长期可持续发展战略均具有重要意义。本文对二氧化碳加氢一步法制备二甲醚催化剂进行了研究。以共沉淀沉积法制备二甲醚合成催化剂部分,用机械混合法将制备好的合成催化剂与甲醇脱水催化剂--HZSM-5按照一定的比例进行混合,并在固定床反应装置对其反应活性进行考察。采用化学还原法和常规浸渍法分别制备了非晶态和常规两种形式的催化剂,并对其二氧化碳转化率及二甲醚选择性进行了考察,应用XRD、H2-TPR和NH3-TPD等技术对催化剂进行了表征。实验结果表明：化学还原法制备的非晶态催化剂具有较好的活性,在反应温度为513 K、反应压力为3 MPa、1000 h-1空速下非晶态催化剂Cu-ZnO-Al2O3/HZSM-5的二氧化碳转化率达到94%,二甲醚选择性达到86%,但稳定性较差。NH3-TPD分析表明非晶态催化剂酸性较强,酸量较多。添加了2%（合成催化剂中的质量分数）的氧化锰、氧化锆、氧化镧和氧化铈对非晶态催化剂Cu-ZnO-Al2O3/HZSM-5进行改性,考察改性后的催化剂反应活性、二甲醚的选择性以及稳定性。结果表明：加入助剂改性后的催化剂稳定性比未改性前有所提高。XRD分析表明：改性后的催化剂铜分散度增强许多。选取非晶态催化剂Cu-ZnO-Al2O3-CeO2/HZSM-5进行稳定性测试,反应条件为：反应温度513K,反应压力3 MPa,原料气配比为：二氧化碳：氢气=1：4,反应空速1000 h-1。结果表明：该催化剂在20小时内二氧化碳转化率以及二甲醚选择性变化程度较小,说明该催化剂稳定性较好。
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摘要Abstract第1章 绪论1.1 课题研究背景1.2 二甲醚的性质及应用1.2.1 二甲醚的性质1.2.2 二甲醚的应用1.3 二甲醚的制备1.3.1 两步法制备合成二甲醚1.3.2 一步法制备合成二甲醚1.4 二氧化碳加氢合成二甲醚的热力学研究1.5 二甲醚催化剂的研究1.6 非晶态材料1.6.1 非晶态合金催化剂的制备1.6.2 非晶态合金催化剂的改性1.6.3 非晶态合金催化剂的应用1.7 本论文设想及研究内容1.7.1 论文设想1.7.2 研究内容第2章 实验部分2.1 化学试剂及仪器设备2.1.1 化学试剂2.1.2 实验仪器2.1.3 气体2.2 催化剂的制备2.2.1 分子筛的氢化2.2.2 载体的制备2.2.3 浸渍活性组分—铜2.2.4 非晶态铜基催化剂的制备2.2.5 含助剂的金属催化剂的制备2.3 催化剂反应性能评价2.3.1 催化剂评价装置2.3.2 产物分析方法2.4 催化剂的表征2.4.1 X-射线衍射（XRD）2-TPR）'>2.4.2 程序升温还原（H2-TPR）2/NH3-TPD）'>2.4.3 程序升温脱附（CO2/NH3-TPD）2.4.4 电感耦合等离子体（ICP）2加氢制二甲醚的研究'>第3章 非晶态铜基催化剂上CO2加氢制二甲醚的研究3.1 常规浸渍催化剂与非晶态催化剂的性能比较2-TPR表征的比较'>3.1.1 催化剂XRD及H2-TPR表征的比较3.1.2 催化剂活性的比较3-TPD的比较'>3.1.3 催化剂NH3-TPD的比较3.1.4 催化剂稳定性的比较3.2 非晶态催化剂中铜含量对其活性的影响3.3 本章小结2加氢制二甲醚的研究'>第4章 改性的非晶态铜基催化剂上CO2加氢制二甲醚的研究4.1 锰对二氧化碳制二甲醚活性的影响4.1.1 催化剂加入锰后稳定性的变化情况4.1.2 催化剂加入锰后XRD表征比较2O3-MnO2/HZSM-5催化剂H2-TPR表征'>4.1.3 Cu-ZnO-Al2O3-MnO2/HZSM-5催化剂H2-TPR表征2O3-MnO2/HZSM-5催化剂反应前后XRD表征比较'>4.1.4 Cu-ZnO-Al2O3-MnO2/HZSM-5催化剂反应前后XRD表征比较4.2 锆对二氧化碳制二甲醚活性的影响4.2.1 催化剂加入锆后稳定性的变化情况4.2.2 催化剂加入锆后XRD表征比较2O3-ZrO2/HZSM-5催化剂H2-TPR表征'>4.2.3 Cu-ZnO-Al2O3-ZrO2/HZSM-5催化剂H2-TPR表征2O3-ZrO2/HZSM-5催化剂NH3-TPD表征'>4.2.4 Cu-ZnO-Al2O3-ZrO2/HZSM-5催化剂NH3-TPD表征4.3 稀土对二氧化碳制二甲醚活性的影响4.3.1 催化剂加入稀土后的XRD表征比较2-TPR表征比较'>4.3.2 催化剂加入稀土后的H2-TPR表征比较4.3.3 稀土氧化物对催化剂性能的影响2O3-CeO2/HZSM-5催化剂反应前后XRD表征比较'>4.3.4 Cu-ZnO-Al2O3-CeO2/HZSM-5催化剂反应前后XRD表征比较4.4 本章小结结论参考文献攻读硕士学位期间所发表的学术论文致谢
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