催化剂工业综述.doc

工业催化与绿色化学结课论文 工业催化剂研究必威体育精装版进展与制备方法 学院：环境与化学工程学院 专业：化学工程与技术 学号：S 姓名： 时间：2016-4-21 工业催化剂-纳米氧化物研究进展与制备方法 摘 要：催化剂 (catalyst) 是一种能够改变化学反应速度，而它本身又不参与最终产物的物质。本文综述催化剂纳米氧化铝、ZrO2的制备及必威体育精装版研究进展。指出制备性能优异的新型催化剂已经成为化学工业可持续发展的关键。 关键词：纳米氧化铝；ZrO2；催化剂；制备 一、前言 活性组分大小在几十纳米左右的催化剂称为纳米催化剂[1]，它具有深层次的阵列有序结构( nanostructured array)等特点[ 2]。在现代化学工业、石油加工工业、食品工业及制药工业等工业部门中应用广泛，催化反应使用的固体催化剂常由活性组分、助催化剂及载体三部分组成，活性组分对催化剂的活性起决定性的作用；助催化剂可以改善催化剂的活性及选择性；而载体主要是承载活性组分和助催化剂，改进催化剂的物理性能。组成相同的催化剂因各组成结构的性质不同，其催化性能具有很大差异，而这些组成结构又受制备技术的影响。催化剂一般由化学法、物理法和物理化学法等方法制得，如共沉淀、浸渍法等。但是这些传统方法制得的催化剂催化性能一般。为了制备性能优异的工业催化剂，需要使用先进的制备方法和生产工艺。 最初使用载体的目的是为了节约贵金属材料 (如铂、钯等) 和提高催化剂的机械强度，后来研究发现使用不同载体催化剂的活性会产生差异。王亚军等[3]对众多研究成果作了总结，认为催化剂载体在催化反应中一般有下述几方面作用：(1) 增大有效表面积和提供合适的孔结构；(2) 提高催化剂的机械强度，包括耐磨性、硬度、抗压强度和耐冲击性等；(3) 提高催化剂的热稳定性；(4) 提供催化反应的活性中心；(5) 与活性组分作用形成新的化合物； (6) 增加催化剂的抗毒性能，降低对毒物的敏感性；(7) 节省活性组分用量，降低成本。 二、纳米氧化铝的制备与研究 2.1纳米氧化铝的研究现状 工业催化剂载体中氧化铝应用最为广泛。。、(或膜) 的高比表面积与高活性可以显著地增进催化效率，国际上称为第四代催化剂。(1) 纳米颗粒材料有别于传统微米材料，它具有深层次的阵列有序结构( nanostructured array) 特点，并且可以加以控制，现已在薄膜催化剂中得到应用；( 2) 纳米催化剂能够采用低廉的金属，使之纳米化后取代贵重金属催化剂；(3) 纳米催化剂的阵列制备可以促进其活性大规模提高，从而提高催化剂的选择性。。、。2.2纳米氧化铝的制备与表征 由于纳米氧化铝具有广阔的应用前景，近年来世界各地都将制备高纯纳米氧化铝粉体和纳米孔径的氧化铝膜作为主攻方向。已有大量文献报道了关于纳米氧化铝制备的研究成果。。、、、。。。、。。、。。Al2O3 。 室温固相反应是近年来发展起来的一种新方法，在制备超细粉体材料方面已经得到越来越广泛的应用。α -Al2O3晶体。AACH。α -Al2O3晶体。XRD和TEM检测，粒径40 nm 左右 。-凝胶法是将金属醇盐溶解于有机溶剂中，通过蒸馏醇盐水解、。Al2O3粉末。。ZrO2 是惟一同时拥有酸性和碱性及氧化性和还原性的金属氧化物，而且还是 p-型半导体，易于产生氧空穴；它作为催化剂载体，可与活性组分产生相互作用。因此由它负载的催化剂与其他物质负载的催化剂相比较，具有更多的优良性能和相当可观的应用前景和重要的理论研究价值［4-7］。综述了ZrO2 负载的铜和铁等金属的催化剂和固体超强酸的应用，并简述了添加适量助剂对催化剂催化性能的影响。 3.1二氧化锆负载铁催化剂 工业用于F-T合成的催化剂通常是含有一种或几种助剂的多组分体系， 使催化剂有更高的催化活性及选择性。传统F-T反应所用铁催化剂虽具有廉价、操作稳定等优点，但其产物大多受SchulzFlory规律的限制，难以高选择性地得到低碳烯烃。有研究表明[8]，含Zr、Mn和T等过渡金属氧化物的催化剂用于 F-T 合成反应可选择性地生成低碳烯烃，其中ZrO2负载的催化剂与其他载体相比，铁锆间很强的相互作用， 使催化剂中大部分氧化铁较难被还原至金属态，且过大的活性中心间距又使碳链的聚集生长较为困难， 容易得到低碳烯烃。陈开东等[8-10]用浸渍法制得负载型 Fe2O3 /ZrO2催化剂，此催化剂催化CO加氢反应时产物分布突破了Schulz分布规律的限制，当 Fe2O3的负载量适中时，它在CO及CO2加氢反应中有较高的催化活性和较长的寿命，可望成为一种优良的CO加氢合成低碳烯烃的新型 F-T催化剂。索掌怀等[9]进一步研究发现，用 Fe / ZPO2 催化剂催化 CO2 加氢制低碳烃反应的效果最好，CO2转化率27.0%，对C5烃的选