活性炭国家专精特新“小巨人”企业活性炭产学研合作

　　由于能源的消耗过快再生比较慢。因此，研究人员将重点放在环保工艺和技术的开发上，同时确保一个合理生活水平。生物质是生产合成燃料和能源的更重要的潜在来源之一。生物质合成气是利用生物质转化为液体燃料，生物甲醇的中间产物。近年来，在能源和化学工业中，甲醇的生产已大大增加，因为它是化学合成和其他用途(如清洁运输燃料)的重要分子。低成本甲醇生产的评估是通过已开发的催化剂进行的。本期介绍的重点是开发用于甲醇合成的低成本催化剂。以活性炭为载体，通过铜，锌的浸渍法制备甲醇合成活性炭催化剂。然后测试活性炭催化剂的一个整体效果。

　　活性炭催化生产甲醇

　　合成气主要由CO和H2组成，可以作为固定床反应器中使用活性炭催化剂合成甲醇的原料。利用已开发的催化剂对甲醇的低成本，低温和低压生产进行了评估。活性炭催化剂的作用是通过较低的活化能获得合适条件的关键。活性炭将负载的材料由于其独特的性能而备受关注。它们的应用领域包括传感器，水净化，电化学和氢气存储。活性炭还可以用作载体催化剂，因为活性炭具有较大的表面积和化学惰性。

　　甲醇合成后，将活性炭催化剂插入连续的管状固定床反应器中(图1.)。在将工作条件调节至压力14-20 bar和温度220°C的条件下测试稳定性。在管式反应器中总共填充1-2克活性炭。在反应步骤之前，在操作温度下用H 2流还原催化剂。使用机器生成的甲醇分析气体为了防止催化剂液化，活性炭催化剂层后的管道保持在150°C。

　　图1：甲醇合成的实验装置。

　　活性炭载催化剂的材料分析

　　活性炭催化剂的制备，采用浸渍法制备了Cu/ZnO/活性炭催化剂。硝酸铜和硝酸锌是将附着在活性碳上的铜和氧化锌载体的原材料。Zn起促进剂的作用，以防止Cu的烧结。铜将在催化剂上被氧化并写为铜[Zn]。之后，来自CuO分子将为CuO/ZnO相的形式。其还原将受到ZnO的影响。制备活性炭催化剂后，然后通过XRF，XRD，SEM和BET表面积分析仪对催化剂进行表征。商业催化剂和Cu/ZnO/活性炭催化剂的XRF分析见图2。

　　图2：活性炭催化剂的XRF表征。

　　图2表明催化剂的组成与理论不同。根据XRF结果，催化剂Cu/ZnO/活性炭的成分为Cu：Zn：C为1.65：0.18：98(%wt)，商用催化剂的成分为Cu：Zn：Al为56.05：10.71：2.92(%wt)。考虑到它不包含在直径为75-90μm的颗粒中，因此会在研磨或筛分过程中分散。使用Scherrer方程从XRD计算得出的CuO晶体。商业催化剂的直径为17.91nm，Cu/ZnO/活性炭催化剂为36.87nm。尽管Cu/ZnO/活性炭催化剂具有较高的CuO含量，但是CuO微晶尺寸较小。

　　活性炭催化载体和市售催化剂对比

　　活性炭催化剂的SEM表征如图3所示。SEM图像可提供有关材料结构和单个颗粒形状的详细信息。商业催化剂和Cu/ZnO/活性炭催化剂由不规则颗粒组成，团块较大且分散多样。从图3可以看出，两种催化剂均收集在一个位置，但分布仍然相对良好。

　　图3：催化剂的SEM表征(a)商业催化剂，(b)Cu/ZnO/活性炭催化剂。

　　由活性炭制备的催化剂的表面积为比市售催化剂的表面积大了十倍。活性炭作为载体催化剂制备的催化剂的表面积明显高于商业催化剂。该行为可以通过反应后载体的孔堵塞来解释。甲醇合成，甲醇合成的其为放热反应。基于反应，获得1摩尔的CH 3 OH需要1摩尔的CO和2摩尔的H 2。测试了两种催化剂的催化活性，市售催化剂和Cu/Zn/活性炭。将总共​​1-2克的催化剂填充到固定床反应器中。在反应步骤之前，在工作温度下用氢气流还原催化剂。根据结果，在条件操作为230℃的条件下，商用催化剂合成气的较大甲醇转化率，而在260℃的条件下为Cu/ZnO/活性炭催化剂。与通过浸渍法的Cu/ZnO/活性炭催化剂(1.26%的甲醇产率)相比，通过市售催化剂的催化活性仍低于1.12%的甲醇产率。

本文链接：http://www.hyhxt.net/hangye/hy861.html

查看更多分类请点击：公司资讯    行业新闻    媒体报导    百科知识