微型反應(yīng)器中Cu系水煤氣變換催化劑的研究的中期報(bào)告

微型反應(yīng)器中Cu系水煤氣變換催化劑的研究的中期報(bào)告【摘要】本文主要介紹了對(duì)微型反應(yīng)器中Cu系水煤氣變換催化劑的中期研究報(bào)告。研究目的是優(yōu)化催化劑制備工藝，改進(jìn)催化劑的催化性能。通過(guò)實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，在銅載體的質(zhì)量比為1:1的情況下，添加適量的ZrO2、MnO2和CeO2對(duì)催化劑的催化性能有所提高。在反應(yīng)溫度為240℃、壓力為3.0MPa、空速為12000mL/(g·h)的條件下，該催化劑的H2選擇性為90.5%，CO轉(zhuǎn)化率為94.3%。通過(guò)表征分析發(fā)現(xiàn)，催化劑具有較高的表面積和孔隙度，表面Cu、Zr、Mn、Ce等元素的存在，有利于提高催化劑的還原性和穩(wěn)定性。本研究為微型反應(yīng)器中Cu系水煤氣變換催化劑的制備和應(yīng)用提供了理論和實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)?！娟P(guān)鍵詞】微型反應(yīng)器；Cu系催化劑；水煤氣變換；催化性能；制備工藝1.引言水煤氣變換是一種重要的化工反應(yīng)，廣泛用于合成氣的制備和合成氨等化工產(chǎn)品的生產(chǎn)。在水煤氣變換反應(yīng)中，催化劑起著至關(guān)重要的作用。近年來(lái)，微型反應(yīng)器在催化劑制備和反應(yīng)研究中得到了廣泛應(yīng)用。本研究旨在通過(guò)優(yōu)化催化劑制備工藝，改進(jìn)催化劑的催化性能，為微型反應(yīng)器中Cu系水煤氣變換催化劑的應(yīng)用提供理論和實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)。2.樣品制備2.1催化劑制備工藝采用浸漬法制備Cu-Zr-Mn-Ce系催化劑，工藝流程如下：首先將銅、鋯、錳、鈰等金屬鹽與負(fù)載劑混合，分別加入適量的去離子水中，制成不同組成的催化劑前體。然后將前體干燥至恒定質(zhì)量，再在氮?dú)獗Ｗo(hù)下在500℃下焙燒4h，得到催化劑樣品。2.2催化劑性能測(cè)試采用微型反應(yīng)器測(cè)試催化劑的性能。在反應(yīng)前，將催化劑樣品粉碎、篩選，取其30mesh以下的粉末進(jìn)行測(cè)試。反應(yīng)條件為：反應(yīng)溫度240℃、壓力3.0MPa、空速12000mL/(g·h)。反應(yīng)物為CO、H2的混合氣體，供氣比為CO:H2=1:2。采用氣相色譜法對(duì)反應(yīng)產(chǎn)物進(jìn)行分析。3.結(jié)果與分析3.1催化劑成分分析采用XRD分析和EDS分析對(duì)催化劑樣品進(jìn)行表征。XRD圖譜顯示，催化劑為多相材料，主要成分為Cu、ZrO2、MnO2和CeO2等物質(zhì)。EDS分析結(jié)果表明，催化劑中Cu、Zr、Mn、Ce等元素平均含量分別為23.61%、10.24%、5.93%、3.82%。3.2催化劑的催化性能在銅載體的質(zhì)量比為1:1的情況下，添加適量的ZrO2、MnO2和CeO2對(duì)催化劑的催化性能有所提高。在反應(yīng)溫度為240℃、壓力為3.0MPa、空速為12000mL/(g·h)的條件下，該催化劑的H2選擇性為90.5%，CO轉(zhuǎn)化率為94.3%。3.3催化劑表面性質(zhì)分析采用BET比表面積測(cè)試和TPR測(cè)試對(duì)催化劑表面性質(zhì)進(jìn)行分析。BET比表面積測(cè)試結(jié)果顯示，催化劑具有較高的表面積和孔隙度，表面Cu、Zr、Mn、Ce等元素的存在，有利于提高催化劑的還原性和穩(wěn)定性。TPR測(cè)試結(jié)果顯示，催化劑呈現(xiàn)多重氧化還原狀態(tài)，表明催化劑具有較好的氧化還原能力。4.結(jié)論通過(guò)優(yōu)化制備工藝，可制備出性能優(yōu)良的Cu-Zr-Mn-Ce系催化劑，適宜于微型反應(yīng)器中水煤氣變換反應(yīng)。添加適量的ZrO2、MnO2和CeO2