Cu-Co_碳化物热催化二氧化碳加氢制备乙醇.pdf

摘要

摘要

将二氧化碳加工或转化为具有更高附加值的化学品如碳氢化合物、醇、碳酸

酯、含氧酸盐等，对于减少CO2排放，有效缓解温室效应加剧具有重要意义。乙

醇作为最基本的化工产品之一，可以用作生产燃料的添加剂、化学合成溶剂以及

工业中间体，是最具有合成价值的化工产品之一。近年来，随着C1化学的不断

发展，CO2加氢制取乙醇的研究开始受到关注。热催化CO2加氢制备乙醇催化剂

主要是以贵金属和非贵金属作为活性中心，将费托合成和制取甲醇时性能优异的

催化剂进行改性，加入能够增长碳链的活性组分，因为需要同时协调CO2活化、

吸附、碳链增长等问题。Cu-Co催化剂在费托合成和CO2加氢中都有着良好的催

化性能。本研究以Cu-Co作为催化剂活性中心，掺氮石墨材料为载体，分别与

WC、CoC以及碱改性的MoC进行复合，系统研究了复合催化剂对CO加氢制

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乙醇的催化活性，具体研究内容如下：

1.以β-环糊精和三聚氰胺作为碳源和氮源。β-环糊精与金属盐溶液形成的

配合物提高了催化剂表面金属分散性，增加活性中心，N掺杂促进金属与载体间

的相互作用，从而得到具有合金相和石墨结构的CuCo/CN，研究了其催化CO

xy2

加氢制备乙醇的活性。当Cu/Co2时更有利于平衡CO的解离吸附和非解离吸

附，促进CO与烷基自由基结合生成乙醇。CuCo/CN在H/CO=3:1，温度200℃,

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压强2.0MPa和空速12000mL/(gcat·h)时，CO2转化率为9.3%，乙醇选择性为

18.0%。

2.以氰尿酸与三聚氰胺形成的氢键配合物作为氮源前驱体，与β-环糊精和

金属盐通过浸渍、煅烧得到具有类石墨结构的CO加氢制乙醇催化剂CuCo/CN。

22xy

三聚氰胺与氰尿酸的相互作用下氢键相连形成具有良好电子特性的HOF前驱体，

与β-环糊精掺杂煅烧后，不仅有着较高的比表面积，同时能够有效提升CO2吸

附活化能力。在H/CO=3:1空速为12000mL/(g·h)、催化剂用量为0.3g、温

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度为200℃、压强为2.0MP的条件下，CuCo/CN催化剂具有较好的催化CO

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加氢制乙醇活性，CO2转化率达到23.3%，乙醇选择性达到25.1%。

3.制备了CoC、MoC和WC，并利用碱金属对MoC改性，通过固相研磨

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与CuCo/CN复合，制备了CuCo/CN/MC(M=Co,Mo,W)，研究了复合催化

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剂对CO2加氢制备乙醇的催化活性。金属碳化物的加入对CO2加氢具有一定的

辅助作用，尤其是K-MoC对于碳链增长具有很好的促进作用对于

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CuCo/CN/K-MoC复合催化剂，在H/CO=3:1空速为12000mL/(g