合成氣一步法制備二甲醚核殼結(jié)構(gòu)催化劑的制備、表征及其反應(yīng)性能研究的任務(wù)書(shū)

合成氣一步法制備二甲醚核殼結(jié)構(gòu)催化劑的制備、表征及其反應(yīng)性能研究的任務(wù)書(shū)任務(wù)書(shū)Ⅰ.課題背景及研究意義合成氣一步法生產(chǎn)二甲醚是一種環(huán)保、高效的化學(xué)過(guò)程，能夠充分利用非化石能源如生物質(zhì)等資源，為汽車(chē)、航空、航天等領(lǐng)域提供清潔的燃料。制備高效、穩(wěn)定的催化劑是合成氣一步法生產(chǎn)二甲醚的關(guān)鍵技術(shù)之一。目前，已經(jīng)有不少研究者通過(guò)改變催化劑的配比、制備工藝等方法，開(kāi)發(fā)出一系列效率較高的二甲醚催化劑。但是，由于傳統(tǒng)的單層催化劑僅具有表面反應(yīng)，不能充分利用催化劑表面，導(dǎo)致反應(yīng)效率不高。因此，研究基于核殼結(jié)構(gòu)的催化劑具有十分重要的現(xiàn)實(shí)意義。Ⅱ.課題目的本課題旨在通過(guò)核殼結(jié)構(gòu)的催化劑制備技術(shù)，開(kāi)發(fā)一種制備高效、穩(wěn)定的二甲醚催化劑的新方法，并從材料結(jié)構(gòu)、物性、催化性能等方面對(duì)所制備的催化劑進(jìn)行深入研究，為合成氣一步法生產(chǎn)二甲醚的技術(shù)創(chuàng)新和產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)提供理論和實(shí)踐支撐。Ⅲ.課題內(nèi)容(一)核殼結(jié)構(gòu)催化劑的制備1.基于原位工藝制備核殼結(jié)構(gòu)催化劑，選擇合適的基體材料和表面修飾劑，優(yōu)化制備條件，獲得高比表面積、穩(wěn)定的催化劑。2.采用退火技術(shù)處理催化劑，探究不同溫度、時(shí)長(zhǎng)下催化劑結(jié)晶度和形貌的改變情況，優(yōu)化制備工藝，獲得優(yōu)異的物化性質(zhì)。(二)核殼結(jié)構(gòu)催化劑的表征1.采用掃描電子顯微鏡(SEM)、透射電子顯微鏡(TEM)、X射線衍射(XRD)等表征手段，對(duì)催化劑的形貌、結(jié)構(gòu)和晶體結(jié)構(gòu)進(jìn)行表征。2.利用比表面積測(cè)定技術(shù)、還原溫度脈沖反應(yīng)(temperature-programmedreduction,TPR)技術(shù)、等溫吸附法(BET)等技術(shù)檢測(cè)催化劑的比表面積、晶粒尺寸、還原性等物理性質(zhì)。(三)核殼結(jié)構(gòu)催化劑的反應(yīng)性能研究1.在反應(yīng)器中對(duì)制備的核殼結(jié)構(gòu)催化劑進(jìn)行反應(yīng)性能研究，研究反應(yīng)條件對(duì)催化劑的影響。2.通過(guò)重復(fù)實(shí)驗(yàn)獲得反應(yīng)過(guò)程中的產(chǎn)物變化曲線，并對(duì)產(chǎn)物進(jìn)行鑒定和分析，比較不同催化劑在反應(yīng)中的表現(xiàn)，探究核殼結(jié)構(gòu)催化劑的反應(yīng)機(jī)理。Ⅳ.研究進(jìn)度安排表|任務(wù)名稱|完成時(shí)間||---|---||核殼結(jié)構(gòu)催化劑制備|2021年6月-9月||核殼結(jié)構(gòu)催化劑表征|2021年10月-12月||核殼結(jié)構(gòu)催化劑反應(yīng)性能研究|2022年1月-6月||文章撰寫(xiě)與提交|2022年7月-8月|注：2018級(jí)材料科學(xué)與工程專業(yè)碩士研究生共同完成。研究進(jìn)度安排表僅作為參考，具體進(jìn)度以實(shí)際情況為準(zhǔn)。Ⅴ.參考文獻(xiàn)[1]韓成,牛振亞,郭志遠(yuǎn),張勁松.新型多層殼聚糖制備方法及其在制備Pt/Al2O3負(fù)載型催化劑上的應(yīng)用[J].化工新型材料,2016,44(3):26-31.[2]陳子昉.氣相合成二甲醚催化劑發(fā)展現(xiàn)狀與展望[J].現(xiàn)代化工,2015(9):90-94.[3]WuX,WuY,JiangZ.Anadvancedcore-shellstructuredcatalystforFischer-Tropschsynthesis[J].AngewandteChemieInternationalEdition,2008,47(34):6467-6471.[4]ZhangS,LuB,LüX,etal.Anoveltwo-stepsynthesisrouteofZSM-5withhighcrystallinityandcontr