Fe、Co组成对Cu-Fe-Co基混合醇催化剂合成性能的影响

郭海军 熊莲 罗彩容 丁飞 陈新德 陈勇

引用本文: 郭海军, 熊莲, 罗彩容, 丁飞, 陈新德, 陈勇. Fe、Co组成对Cu-Fe-Co基混合醇催化剂合成性能的影响[J]. 物理化学学报, 2011, 27(11): 2632-2638. doi: 10.3866/PKU.WHXB20111114 shu
Citation:  GUO Hai-Jun, XIONG Lian, LUO Cai-Rong, DING Fei, CHEN Xin-De, CHEN Yong. Effect of Fe/Co Mass Ratio on Catalytic Performances of Cu-Fe-Co Based Catalysts for Mixed Alcohols Synthesis[J]. Acta Physico-Chimica Sinica, 2011, 27(11): 2632-2638. doi: 10.3866/PKU.WHXB20111114 shu

Fe、Co组成对Cu-Fe-Co基混合醇催化剂合成性能的影响

  • 基金项目:

    广州市科技计划项目(2008Zi-D021) (2008Zi-D021)

    中国科学院可再生能源与天然气水合物重点实验室基金项目(y107jd1001)资助. (y107jd1001)

摘要: 采用共浸渍法制备了一系列不同Fe、Co组成的Cu-Fe-Co 基混合醇催化剂, 对其CO加氢合成混合醇反应性能进行了考察, 并采用BET比表面积分析、X射线衍射(XRD)、X射线光电子能谱(XPS)、场发射扫描电子显微镜(FE-SEM)及H2程序升温还原(H2-TPR)等手段对其进行了表征. 结果表明: Cu-Fe 二元催化剂添加适量的Co可以明显提高催化剂醇的时空收率(STY)、CO转化率, 而总醇选择性不变. 当活性组分Cu、Fe及助剂Co的质量分数分别为25%、22%、3%时, 催化剂醇的时空收率高达205.6 g·kg-1·h-1, CO转化率为56.6%. XRD、XPS和TPR结果表明: 在Cu组分含量不变时, 少量Co组分的引入使催化剂表面形成微量的CuFe2O4相, 促进了Cu-Fe 组分间相互作用的增强, 改善了催化剂活性组分的分散度, 有利于提高催化剂活性及醇的时空收率;随Co含量的增大, 催化剂中金属组分间的相互作用发生转变, 形成了Cu-Co尖晶石相, 导致催化剂的醇选择性有所下降.

English

    1. [1]

      (1) Lucero, A. J.; Klepper, R. E.; Keefe,W. M.; Sethi, V. K. Div. Fuel Chem . Preprints 2001, 46, 413.(1) Lucero, A. J.; Klepper, R. E.; Keefe,W. M.; Sethi, V. K. Div. Fuel Chem . Preprints 2001, 46, 413.

    2. [2]

      (2) Li, D. B.; Ma, Y. G.; Qi, H. J.; Li,W. H.; Sun, Y. H.; Zhong, B. Prog. Chem. 2004, 16, 584. [李德宝, 马玉刚, 齐会杰, 李文怀, 孙予罕, 钟炳. 化学进展, 2004, 16, 584.](2) Li, D. B.; Ma, Y. G.; Qi, H. J.; Li,W. H.; Sun, Y. H.; Zhong, B. Prog. Chem. 2004, 16, 584. [李德宝, 马玉刚, 齐会杰, 李文怀, 孙予罕, 钟炳. 化学进展, 2004, 16, 584.]

    3. [3]

      (3) Mahdavi, V.; Peyrovi, M. H.; Islami, M.; Mehr, J. Y. Appl. Catal. A-Gen. 2005, 281, 259.  (3) Mahdavi, V.; Peyrovi, M. H.; Islami, M.; Mehr, J. Y. Appl. Catal. A-Gen. 2005, 281, 259.  

    4. [4]

      (4) Stelmachowski, M.; Nowicki, L. Appl. Energy 2003, 74, 85.  (4) Stelmachowski, M.; Nowicki, L. Appl. Energy 2003, 74, 85.  

    5. [5]

      (5) Subramani, V.; Gangwal, S. K. Energy Fuels 2008, 22, 814.  (5) Subramani, V.; Gangwal, S. K. Energy Fuels 2008, 22, 814.  

    6. [6]

      (6) Zhang,W.; Luo, H. Y.; Zhou, H.W.;Wu, Z. H.; Huang, S. Y.; Liu, C. Z.; Chu, H. P.; Lin, P. Z.; Lin, L.W. Chin. J. Catal. 1999, 14, 259. [张伟, 罗洪原, 周焕文, 吴治华, 黄世煜, 刘崇早, 初惠萍, 林培滋, 林励吾. 催化学报, 1999, 14, 259.](6) Zhang,W.; Luo, H. Y.; Zhou, H.W.;Wu, Z. H.; Huang, S. Y.; Liu, C. Z.; Chu, H. P.; Lin, P. Z.; Lin, L.W. Chin. J. Catal. 1999, 14, 259. [张伟, 罗洪原, 周焕文, 吴治华, 黄世煜, 刘崇早, 初惠萍, 林培滋, 林励吾. 催化学报, 1999, 14, 259.]

    7. [7]

      (7) Okabe, K.; Murata, K.; Nakanishi, M.; Ogi, T.; Nurunnabi, M.; Liu, Y. Y. Catal. Lett. 2009, 128, 171.  (7) Okabe, K.; Murata, K.; Nakanishi, M.; Ogi, T.; Nurunnabi, M.; Liu, Y. Y. Catal. Lett. 2009, 128, 171.  

    8. [8]

      (8) Nowicki, L. Chem. Eng. Process. 2005, 44, 383.(8) Nowicki, L. Chem. Eng. Process. 2005, 44, 383.

    9. [9]

      (9) Putanov, P.; Boskovic, G.; Vlajnic, G.; Kis, E. J. Mol. Catal. 1992, 71, 81.  (9) Putanov, P.; Boskovic, G.; Vlajnic, G.; Kis, E. J. Mol. Catal. 1992, 71, 81.  

    10. [10]

      (10) Riedel, T.; Claeys, M.; Schulz, H.; Schaub, G.; Nam, S. S.; Jun, K.W.; Choi, M. J.; Kishan, G.; Lee, K.W. Appl. Catal. A- Gen. 1999, 186, 201.  (10) Riedel, T.; Claeys, M.; Schulz, H.; Schaub, G.; Nam, S. S.; Jun, K.W.; Choi, M. J.; Kishan, G.; Lee, K.W. Appl. Catal. A- Gen. 1999, 186, 201.  

    11. [11]

      (11) Lin, M. G.; Fang, K. G.; Li, D. B.; Sun, Y. H. Acta Phys. -Chim. Sin. 2008, 24, 833. [林明桂, 房克功, 李德宝, 孙予罕. 物理化学学报, 2008, 24, 833.](11) Lin, M. G.; Fang, K. G.; Li, D. B.; Sun, Y. H. Acta Phys. -Chim. Sin. 2008, 24, 833. [林明桂, 房克功, 李德宝, 孙予罕. 物理化学学报, 2008, 24, 833.]

    12. [12]

      (12) Lin, M. G.; Fang, K. G.; Li, D. B.; Sun, Y. H. Catal. Commun. 2008, 9, 1869.  (12) Lin, M. G.; Fang, K. G.; Li, D. B.; Sun, Y. H. Catal. Commun. 2008, 9, 1869.  

    13. [13]

      (13) Ran, H. F.; Fang, K. G.; Lin, M. G.; Sun, Y. H. Natur. Gas Chem. Ind. 2010, 35, 1. [冉宏峰, 房克功, 林明桂, 孙予罕. 天然气化工, 2010, 35, 1.](13) Ran, H. F.; Fang, K. G.; Lin, M. G.; Sun, Y. H. Natur. Gas Chem. Ind. 2010, 35, 1. [冉宏峰, 房克功, 林明桂, 孙予罕. 天然气化工, 2010, 35, 1.]

    14. [14]

      (14) Su, Y. L.; Guo, Y. Q.;Wang, X. Y.;Wang,W. X.; Zhang, Y. Z.; Guan, X. X. Synthesis of Alcohol Catalyst and Its Preparation Method. CN Patent, CN 1481934, 2004-03-17. [苏运来, 郭益群, 王向宇, 王文祥, 张元珍, 关新新. 合成低碳醇催化剂及其制备方法: 中国, CN1481934[P], 2004-03-17.]  (14) Su, Y. L.; Guo, Y. Q.;Wang, X. Y.;Wang,W. X.; Zhang, Y. Z.; Guan, X. X. Synthesis of Alcohol Catalyst and Its Preparation Method. CN Patent, CN 1481934, 2004-03-17. [苏运来, 郭益群, 王向宇, 王文祥, 张元珍, 关新新. 合成低碳醇催化剂及其制备方法: 中国, CN1481934[P], 2004-03-17.]  

    15. [15]

      (15) Su, Y. L.; Ye, C. M.; Sun, J.W.;Wang, X. Y.; Guo, Y. Q. Petrochem. Technol. 2002, 8, 612. [苏运来, 叶长明, 孙建伟, 王向宇, 郭益群. 石油化工, 2002, 8, 612.](15) Su, Y. L.; Ye, C. M.; Sun, J.W.;Wang, X. Y.; Guo, Y. Q. Petrochem. Technol. 2002, 8, 612. [苏运来, 叶长明, 孙建伟, 王向宇, 郭益群. 石油化工, 2002, 8, 612.]

    16. [16]

      (16) Sun, Y. H.; Chen, J. G.;Wang, J. G.; Jia, L. T.; Hou, B.; Li, D. B.; Zhang, J. Chin. J. Catal. 2010, 31, 919. [孙予罕, 陈建刚, 王俊刚, 贾丽涛, 侯博, 李德宝, 张娟. 催化学报, 2010, 31, 919.](16) Sun, Y. H.; Chen, J. G.;Wang, J. G.; Jia, L. T.; Hou, B.; Li, D. B.; Zhang, J. Chin. J. Catal. 2010, 31, 919. [孙予罕, 陈建刚, 王俊刚, 贾丽涛, 侯博, 李德宝, 张娟. 催化学报, 2010, 31, 919.]

    17. [17]

      (17) Ding, N.; Zeng, S. H.; Su, H. Q.; Yang, H. L. Prog. Chem. 2009, 28, 14. [丁宁, 曾尚红, 苏海全, 杨海龙. 化工进展, 2009, 28, 14.](17) Ding, N.; Zeng, S. H.; Su, H. Q.; Yang, H. L. Prog. Chem. 2009, 28, 14. [丁宁, 曾尚红, 苏海全, 杨海龙. 化工进展, 2009, 28, 14.]

    18. [18]

      (18) Ma, Z. Y.; Yang, C.; Dong, Q. N.;Wei,W.; Chen, J. G.; Li,W. H.; Sun, Y. H. Chem. J. Chin. Univ. 2005, 26, 902. [马中义, 杨成, 董庆年, 魏伟, 陈建刚, 李文怀, 孙予罕. 高等学校化学学报, 2005, 26, 902.](18) Ma, Z. Y.; Yang, C.; Dong, Q. N.;Wei,W.; Chen, J. G.; Li,W. H.; Sun, Y. H. Chem. J. Chin. Univ. 2005, 26, 902. [马中义, 杨成, 董庆年, 魏伟, 陈建刚, 李文怀, 孙予罕. 高等学校化学学报, 2005, 26, 902.]

    19. [19]

      (19) Mahdavi, V.; Peyrovi, M. H.; Islami, M.; Mehr, J. Y. Appl. Catal. A-Gen. 2005, 281, 259.  (19) Mahdavi, V.; Peyrovi, M. H.; Islami, M.; Mehr, J. Y. Appl. Catal. A-Gen. 2005, 281, 259.  

    20. [20]

      (20) Ma, X. D.; Sun, Q.W.; Ying,W. Y.; Fang, D. Y. J. Natur. Gas Chem. 2009, 18, 354.  (20) Ma, X. D.; Sun, Q.W.; Ying,W. Y.; Fang, D. Y. J. Natur. Gas Chem. 2009, 18, 354.  

    21. [21]

      (21) Yang, X. M.; Zhu, X. F.; Hou, R. R.; Zhou, L. P.; Su, Y. L. Fuel. Process. Technol. 2011, 92, 1876.  (21) Yang, X. M.; Zhu, X. F.; Hou, R. R.; Zhou, L. P.; Su, Y. L. Fuel. Process. Technol. 2011, 92, 1876.  

    22. [22]

      (22) Huang, L. H. Study on Novel Catalysts for Higher Alcohols Synthesis from CO Hydrogenation. Ph. D. Dissertation, Sichuan University, Chengdu, 2006. [黄利宏. 合成气催化转化制低碳醇用新型催化剂研究[D]. 成都: 四川大学, 2006.]  (22) Huang, L. H. Study on Novel Catalysts for Higher Alcohols Synthesis from CO Hydrogenation. Ph. D. Dissertation, Sichuan University, Chengdu, 2006. [黄利宏. 合成气催化转化制低碳醇用新型催化剂研究[D]. 成都: 四川大学, 2006.]  

    23. [23]

      (23) Xu, J.; Yang, S.W.; Li, C.; Xin, Q. J. Natur. Gas Chem. 2000, 4, 304.(23) Xu, J.; Yang, S.W.; Li, C.; Xin, Q. J. Natur. Gas Chem. 2000, 4, 304.

    24. [24]

      (24) Figueiredo, R. T.; Martinez-Arias, A.; Lopez, G. M.; Fierro, J. L. G. J. Catal. 1998, 178, 146.  (24) Figueiredo, R. T.; Martinez-Arias, A.; Lopez, G. M.; Fierro, J. L. G. J. Catal. 1998, 178, 146.  

    25. [25]

      (25) Velu, S.; Suzuki, K.; Vijayaraj, M.; Barman, S.; pinath, S. C. Appl. Catal. B- Environ. 2005, 55, 287.  (25) Velu, S.; Suzuki, K.; Vijayaraj, M.; Barman, S.; pinath, S. C. Appl. Catal. B- Environ. 2005, 55, 287.  

    26. [26]

      (26) Chusuei, C. C.; Brookshier, M. A.; odman, D.W. Langmuir 1999, 15, 2806.  (26) Chusuei, C. C.; Brookshier, M. A.; odman, D.W. Langmuir 1999, 15, 2806.  

    27. [27]

      (27) Li, Z. H.; Huang,W.; Zuo, Z. J.; Song, Y. J.; Xie, K. C. Chin. J. Catal. 2009, 30, 171. [李志红, 黄伟, 左志军, 左志军, 宋雅君, 谢克昌. 催化学报, 2009, 30, 171.](27) Li, Z. H.; Huang,W.; Zuo, Z. J.; Song, Y. J.; Xie, K. C. Chin. J. Catal. 2009, 30, 171. [李志红, 黄伟, 左志军, 左志军, 宋雅君, 谢克昌. 催化学报, 2009, 30, 171.]

    28. [28]

      (28) Kuivila, C. S.; Butt, J. B.; Stair, P. C. Appl. Surf. Sci. 1988, 32, 99.  (28) Kuivila, C. S.; Butt, J. B.; Stair, P. C. Appl. Surf. Sci. 1988, 32, 99.  

    29. [29]

      (29) Fierro, G.; Lo, J. M.; Inversi, M.; Dra ne, R.; Porta, P. Top Catal. 2000, 10, 39.  (29) Fierro, G.; Lo, J. M.; Inversi, M.; Dra ne, R.; Porta, P. Top Catal. 2000, 10, 39.  

    30. [30]

      (30) Xu, H. Y.; Chu,W.; Zhou, J. Ind. Catal. 2008, 16, 105. [徐慧远, 储伟, 周俊. 工业催化, 2008, 16, 105.](30) Xu, H. Y.; Chu,W.; Zhou, J. Ind. Catal. 2008, 16, 105. [徐慧远, 储伟, 周俊. 工业催化, 2008, 16, 105.]

    31. [31]

      (31) Dalmon, J. A.; Chaumette, P.; Mirodatos, C. Catal. Today 1992, 15, 101.  (31) Dalmon, J. A.; Chaumette, P.; Mirodatos, C. Catal. Today 1992, 15, 101.  

    32. [32]

      (32) Faungnawakij, K.; Tanaka, Y.; Shimoda, N.; Fukunaga, T.; Kikuchi, R.; Eguchi, K. Appl. Catal. B-Environ. 2007, 74, 144.  (32) Faungnawakij, K.; Tanaka, Y.; Shimoda, N.; Fukunaga, T.; Kikuchi, R.; Eguchi, K. Appl. Catal. B-Environ. 2007, 74, 144.  

    33. [33]

      (33) Bian, G.; Oonuki, A.; Kobayashi, Y.; Koizumi, N.; Yamada, M. Appl. Catal. A- Gen. 2001, 219, 13.  (33) Bian, G.; Oonuki, A.; Kobayashi, Y.; Koizumi, N.; Yamada, M. Appl. Catal. A- Gen. 2001, 219, 13.  

    34. [34]

      (34) Lglesia, E. Appl. Catal. A-Gen. 1997, 161, 59.  (34) Lglesia, E. Appl. Catal. A-Gen. 1997, 161, 59.  

    35. [35]

      (35) Schulz, H. Appl. Catal. A-Gen. 1999, 186, 3.  (35) Schulz, H. Appl. Catal. A-Gen. 1999, 186, 3.  

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  • 发布日期:  2011-10-27
  • 收稿日期:  2011-05-17
  • 网络出版日期:  2011-09-05
通讯作者: 陈斌, bchen63@163.com
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    沈阳化工大学材料科学与工程学院 沈阳 110142

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