高等学校化学学报 ›› 2018, Vol. 39 ›› Issue (8): 1741.doi: 10.7503/cjcu20180207
收稿日期:
2018-03-16
出版日期:
2018-08-10
发布日期:
2018-05-28
作者简介:
联系人简介: 高志华, 女, 博士, 教授, 主要从事C1化学和多相催化方面的研究. E-mail: 基金资助:
WEI Junyi, GAO Zhihua*(), HUANG Wei*, AI Peipei, YAN Feifei, YOU Xiangxuan
Received:
2018-03-16
Online:
2018-08-10
Published:
2018-05-28
Contact:
GAO Zhihua,HUANG Wei
E-mail:gaozhihua@tyut.edu.cn
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摘要:
采用软模板法, 通过调变碳源甲醛和间苯二酚的摩尔比, 制备了3种不同有序度的介孔碳; 并以其为载体, 采用超声辅助等体积浸渍法制备了CuCoCe/介孔碳催化剂; 考察了孔道结构有序度对其催化合成气制低碳醇性能的影响. 采用X射线衍射(XRD)分析、 N2吸附-脱附实验、 透射电子显微镜(TEM)和X射线光电子能谱(XPS)等对催化剂进行了表征. 实验结果表明, 随着介孔碳有序度的提高, 催化活性呈增加趋势. 以高度有序的介孔碳作为载体时, 低碳醇的时空收率和选择性分别达到849.96 mg·
中图分类号:
TrendMD:
魏珺谊, 高志华, 黄伟, 艾培培, 闫飞飞, 游向轩. 介孔碳有序度对其负载的CuCoCe催化剂催化合成气制低碳醇性能的影响. 高等学校化学学报, 2018, 39(8): 1741.
WEI Junyi, GAO Zhihua, HUANG Wei, AI Peipei, YAN Feifei, YOU Xiangxuan. Effect of Structural Ordering on the Performance of Mesoporous Carbon Supported CuCoCe Catalyst in the Synthesis of Higher Alcohols from Syngas†. Chem. J. Chinese Universities, 2018, 39(8): 1741.
Fig.3 N2 adsorption-desorption isotherms and pore size distributions(insets) of the mesoporous carbons(A) and corresponding catalysts(B)(A) a. MC-1; b. MC-1.5; c. MC-2. (B) a. Cat-1; b. Cat-1.5; c. Cat-2.
Sample | SBET/(m2·g-1) | Pore volume/(cm2·g-1) | Most probable aperture/nm |
---|---|---|---|
MC-1 | 718 | 0.64 | 5.6 |
MC-1.5 | 745 | 0.76 | 5.6 |
MC-2 | 671 | 0.46 | 3.6 |
Cat-1 | 620 | 0.51 | 5.5 |
Cat-1.5 | 671 | 0.62 | 5.6 |
Cat-2 | 527 | 0.35 | 3.4 |
Table 1 Structural and textural properties of the mesoporous carbons and corresponding catalysts
Sample | SBET/(m2·g-1) | Pore volume/(cm2·g-1) | Most probable aperture/nm |
---|---|---|---|
MC-1 | 718 | 0.64 | 5.6 |
MC-1.5 | 745 | 0.76 | 5.6 |
MC-2 | 671 | 0.46 | 3.6 |
Cat-1 | 620 | 0.51 | 5.5 |
Cat-1.5 | 671 | 0.62 | 5.6 |
Cat-2 | 527 | 0.35 | 3.4 |
Fig.8 SEM images(A1—C1) and EDS mapping(A2—A4, B2—B4, C2—C4) of the fresh catalysts Cat-1(A1—A4), Cat-1.5(B1—B4) and Cat-2(C1—C4)(A2—C2) Cu; (A3—C3) Co; (A4—C4) Ce.
Catalyst | Surface molar fraction(%) | ||||||
---|---|---|---|---|---|---|---|
Cu0 | Cu+ | Cu2+ | Co3+ | Co2+ | Ce3+ | Ce4+ | |
Cat-1 | 27.4 | 15.3 | 57.3 | 50.7 | 49.3 | 31.0 | 69.0 |
Cat-1.5 | 40.0 | 16.5 | 43.5 | 61.6 | 38.4 | 34.6 | 65.4 |
Cat-2 | 29.4 | 11.9 | 58.6 | 51.3 | 48.7 | 31.6 | 68.4 |
Table 2 Surface Cu, Co and Ce concentrations over fresh catalysts
Catalyst | Surface molar fraction(%) | ||||||
---|---|---|---|---|---|---|---|
Cu0 | Cu+ | Cu2+ | Co3+ | Co2+ | Ce3+ | Ce4+ | |
Cat-1 | 27.4 | 15.3 | 57.3 | 50.7 | 49.3 | 31.0 | 69.0 |
Cat-1.5 | 40.0 | 16.5 | 43.5 | 61.6 | 38.4 | 34.6 | 65.4 |
Cat-2 | 29.4 | 11.9 | 58.6 | 51.3 | 48.7 | 31.6 | 68.4 |
Cat. | CO conv.(%) | Carbon selectivity (molar fraction of C, %) | STYROH / (mg· | Alcohol distribution(molar fraction of C, %) | |||||||
---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
CO2 | ROH | CH | MeOH | EtOH | PrOH | BuOH | PeOH | C2+OH | |||
Cat-1 | 76.82 | 2.18 | 26.48 | 71.34 | 461.34 | 12.47 | 55.57 | 17.07 | 9.66 | 5.23 | 87.53 |
Cat-1.5 | 57.84 | 2.48 | 50.48 | 47.04 | 849.96 | 9.69 | 49.50 | 22.36 | 11.72 | 6.74 | 90.31 |
Cat-2 | 54.66 | 2.31 | 40.55 | 57.14 | 656.98 | 17.10 | 45.31 | 13.82 | 13.63 | 10.14 | 82.90 |
Table 3 Catalytic performance of different catalysts for CO hydrogenation reaction*
Cat. | CO conv.(%) | Carbon selectivity (molar fraction of C, %) | STYROH / (mg· | Alcohol distribution(molar fraction of C, %) | |||||||
---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
CO2 | ROH | CH | MeOH | EtOH | PrOH | BuOH | PeOH | C2+OH | |||
Cat-1 | 76.82 | 2.18 | 26.48 | 71.34 | 461.34 | 12.47 | 55.57 | 17.07 | 9.66 | 5.23 | 87.53 |
Cat-1.5 | 57.84 | 2.48 | 50.48 | 47.04 | 849.96 | 9.69 | 49.50 | 22.36 | 11.72 | 6.74 | 90.31 |
Cat-2 | 54.66 | 2.31 | 40.55 | 57.14 | 656.98 | 17.10 | 45.31 | 13.82 | 13.63 | 10.14 | 82.90 |
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