助剂对CuO-ZnO-Al2O3甲醇合成催化剂性能的影响

蔡洪城，周菊发，孙 晨，张可羡，贺安平，黄 晨，丁明月，蒋莉萍，赵安民

(国家碳一化学工程技术研究中心，工业排放气综合利用国家重点实验室，西南化工研究设计院有限公司，四川 成都 610225)

甲醇作为一种重要的化工产品，用途十分广泛。可以作为制造医药、塑料、合成纤维和有机化工产品等的原料；同时也是一种清洁燃料，可掺入汽油作为混合燃料使用；更可作为涂料、燃料、油漆等的溶剂。目前生产甲醇主要采用合成气催化加氢的方式，合成气制甲醇催化剂中CuO是主要的活性中心，但是随着反应的持续进行，催化剂中活性组分Cu颗粒发生团聚，降低了Cu有效比表面积，导致活性降低[1]。为解决这一问题，学者们做了大量的研究工作。研究表明，通过在Cu/ZnO催化剂中加入助剂Ga2O3，有利于将ZnO载体深度还原为Zn原子，从而产生具有催化活性的CuZn双金属纳米颗粒，优化了催化剂的活性和稳定性[2-5]。杨文兵[6]研究了CeO2的添加量对合成甲醇催化剂性能的影响，结果表明，添加适量的CeO2后，减少了Cu晶粒尺寸，降低了催化剂的还原温度，并且增加了催化剂上Cu的分散度和比表面积，有效提升了催化剂对CO2的吸附能力，从而提高了催化剂的活性。还有研究考察了TiO2、ZrO2以及TiO2-ZrO2对CuO-ZnO催化剂的影响，研究发现，所有助剂均改善了催化剂上CuO的分散度，增加了Cu的比表面积，提高了CO2的转化率和甲醇选择性，TiO2-ZrO2混合氧化物比单一组分的的TiO2和ZrO2效果更好[7-9]。Tan Y S等[10]考察了助剂Mn对Cu-Zn-Al系甲醇合成催化剂性能的影响，发现助剂Mn的加入阻止了CuO晶粒的长大，促进了CuO的分散，增加了催化剂的比表面积，从而提高了催化性能。……