納米CeO2的制備及其催化甲醇和CO2合成碳酸二甲酯.pdf

1、碳酸二甲酯(DMC)是一種綠色的有機(jī)化學(xué)試劑，1992年在歐洲被列為無毒化學(xué)品，被我國列入國家“九五”重點(diǎn)開發(fā)的50個精細(xì)化工品種之一。DMC可以代替光氣作羰基化試劑，代替硫酸二甲酯(DMS)作甲基化試劑，還可以作清潔、安全的綠色無毒溶劑和無鉛化及新配方汽油添加劑。然而傳統(tǒng)的合成DMC的方法存在著環(huán)境污染嚴(yán)重、產(chǎn)率低、成本高等缺點(diǎn)，因而限制了DMC的廣泛應(yīng)用。而以甲醇和CO2為原料合成DMC的方法，則是一條符合低碳發(fā)展、資源綜合高效利用

2、的綠色合成路線，具有重大的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益。
　　本文首先通過快速氧化法、直接焙燒法、水熱滴加法和水熱傾倒法制備了納米CeO2催化劑，再分別通過TEM、XRD、BET、XPS和TPD對催化劑的形貌、粒徑、織構(gòu)性質(zhì)、價(jià)態(tài)性質(zhì)和表面酸堿性進(jìn)行了表征，并將其用于催化CO2和甲醇直接合成DMC。研究結(jié)果表明水熱滴加法制得的納米CeO2表現(xiàn)出優(yōu)越的催化活性。再通過進(jìn)一步優(yōu)化，得到催化性能最優(yōu)的CeO2催化劑。在此基礎(chǔ)上，通過浸漬法將不同堿

3、土金屬氧化物(MgO、CaO和BaO)以不同比例分別摻雜到該催化劑中，考察摻雜金屬氧化物和摻雜量對其催化性能的影響。研究結(jié)果表明，此三種摻雜金屬及摻雜量對其催化活性有抑制作用。
　　其次，本文以活性炭(AC)為模板劑通過浸漬法引入鈰源，通過高溫焙燒制得了不同CeO2/AC的納米CeO2催化劑。在催化甲醇和CO2合成DMC的反應(yīng)中，當(dāng)CeO2與活性炭的質(zhì)量比為3:7(CeO2/AC≈0.43)時(shí)，DMC產(chǎn)率最高，達(dá)到0.8931 m

4、mol/mmolcat。結(jié)合表征分析和催化性能，發(fā)現(xiàn)在焙燒過程中，催化劑前驅(qū)體中活性炭的去除過程能夠有效地調(diào)節(jié)催化劑表面的酸堿位；中強(qiáng)酸堿性位的強(qiáng)度和數(shù)量是影響催化性能的重要因素。
　　最后，本文通過水熱法制備了氫氧化鈰前驅(qū)體，然后通過不同氣氛(氫氣、氬氣、空氣和氧氣)高溫焙燒來制備不同價(jià)態(tài)比例的納米CeO2催化劑。催化性能分析顯示氧氣氣氛焙燒制得的催化劑顯示出最佳的催化活性，DMC產(chǎn)率達(dá)到1.304 mmol/mmolcat。結(jié)