CuO-ZnO-ZrO2的柠檬酸燃烧法制备及其催化CO2加氢合成甲醇的性能

郭晓明 毛东森 卢冠忠 王嵩

引用本文: 郭晓明, 毛东森, 卢冠忠, 王嵩. CuO-ZnO-ZrO2的柠檬酸燃烧法制备及其催化CO2加氢合成甲醇的性能[J]. 物理化学学报, 2012, 28(01): 170-176. doi: 10.3866/PKU.WHXB201228170 shu
Citation:  GUO Xiao-Ming, MAO Dong-Sen, LU Guan-Zhong, WANG Song. Preparation of CuO-ZnO-ZrO2 by Citric Acid Combustion Method and Its Catalytic Property for Methanol Synthesis from CO2 Hydrogenation[J]. Acta Physico-Chimica Sinica, 2012, 28(01): 170-176. doi: 10.3866/PKU.WHXB201228170 shu

CuO-ZnO-ZrO2的柠檬酸燃烧法制备及其催化CO2加氢合成甲醇的性能

  • 基金项目:

    上海市科委科研项目(08520513600) (08520513600)

    上海市教委重点学科建设项目(J51503) (J51503)

    上海应用技术学院科技发展基金(KJ2010-05)资助 (KJ2010-05)

摘要: 采用柠檬酸燃烧法制备了CuO-ZnO-ZrO2 (CZZ)催化剂, 并将其用于CO2加氢合成甲醇反应. 按推进剂化学原理对燃烧反应进行了分析, 并采用热重-差热分析(TG-DTA)技术记录了其燃烧行为. 采用X射线衍射(XRD)、氮吸附、程序升温还原(TPR)及氧化亚氮(N2O)反应吸附技术对制得的催化剂进行了表征. 结果表明: 柠檬酸燃烧法的燃烧过程比较温和, 燃料用量对催化剂物化和催化性能的影响不大, 并结合燃烧反应的特点进行了解释. 此外, 还对三种燃料(柠檬酸、尿素和甘氨酸)的用量与CZZ性能之间的关系进行了比较, 表明柠檬酸作燃料具有更好的工艺可控性. 柠檬酸燃烧法是一种简单、快速且有效的制备CZZ催化剂的方法.

English

    1. [1]

      (1) Zhang, J. X.; Zhao, Y. Q.; Chen, J. X.;Wang, R. J.; Zhang, J. Y. Natural Gas Chem. Ind. 2004, 29, 43. [张建祥, 赵彦巧, 陈吉祥, 王日杰, 张继炎. 天然气化工, 2004, 29, 43.](1) Zhang, J. X.; Zhao, Y. Q.; Chen, J. X.;Wang, R. J.; Zhang, J. Y. Natural Gas Chem. Ind. 2004, 29, 43. [张建祥, 赵彦巧, 陈吉祥, 王日杰, 张继炎. 天然气化工, 2004, 29, 43.]

    2. [2]

      (2) Olah, G. A. Catal. Lett. 2004, 93, 1.  (2) Olah, G. A. Catal. Lett. 2004, 93, 1.  

    3. [3]

      (3) Arena, F.; Barbera,K.; Italiano, G.; Bonura, G.; Spadaro, L.; Frusteri, F. J. Catal. 2007, 249, 185.  (3) Arena, F.; Barbera,K.; Italiano, G.; Bonura, G.; Spadaro, L.; Frusteri, F. J. Catal. 2007, 249, 185.  

    4. [4]

      (4) S?oczyński, J.; Grabowski, R.; Koz?owska, A.; Olszewski, P.; Lachowska, M.; Skrzypek, J.; Stoch, J. Appl. Catal. A-Gen. 2003, 249, 129.  (4) S?oczyński, J.; Grabowski, R.; Koz?owska, A.; Olszewski, P.; Lachowska, M.; Skrzypek, J.; Stoch, J. Appl. Catal. A-Gen. 2003, 249, 129.  

    5. [5]

      (5) Ma, Y.; Sun, Q.;Wu, D.; Fan,W. H.; Zhang, Y. L.; Deng, J. F. Appl. Catal. A-Gen. 1998, 171, 45.  (5) Ma, Y.; Sun, Q.;Wu, D.; Fan,W. H.; Zhang, Y. L.; Deng, J. F. Appl. Catal. A-Gen. 1998, 171, 45.  

    6. [6]

      (6) Raudaskoski, R.; Niemelä, M. V.; Keiski, R. L. Top. Catal. 2007, 45, 57.  (6) Raudaskoski, R.; Niemelä, M. V.; Keiski, R. L. Top. Catal. 2007, 45, 57.  

    7. [7]

      (7) S?oczyński, J.; Grabowski, R.; Koz?owska, A.; Olszewski, P.; Stoch, J.; Skrzypek, J.; Lachowska, M. Appl. Catal. A-Gen. 2004, 278, 11.  (7) S?oczyński, J.; Grabowski, R.; Koz?owska, A.; Olszewski, P.; Stoch, J.; Skrzypek, J.; Lachowska, M. Appl. Catal. A-Gen. 2004, 278, 11.  

    8. [8]

      (8) Zhuang, H. D.; Bai, S. F.; Liu, X. M.; Yan, Z. F. J. Fuel Chem. Technol. 2010, 38, 462. [庄会栋, 白绍芬, 刘欣梅, 阎子峰. 燃料化学学报, 2010, 38, 462.]  (8) Zhuang, H. D.; Bai, S. F.; Liu, X. M.; Yan, Z. F. J. Fuel Chem. Technol. 2010, 38, 462. [庄会栋, 白绍芬, 刘欣梅, 阎子峰. 燃料化学学报, 2010, 38, 462.]  

    9. [9]

      (9) Zhu, P. F.; Li, J.; Zuo, S. F.; Zhou, R. X. Appl. Surf. Sci. 2008, 255, 2903.  (9) Zhu, P. F.; Li, J.; Zuo, S. F.; Zhou, R. X. Appl. Surf. Sci. 2008, 255, 2903.  

    10. [10]

      (10) Zhu, Y. Q.; Ma, Y. F.; Lin, X. P.;Wang, Z. H. Chin. J. Catal. 1998, 19, 393. [朱毅青, 马延风, 林西平, 王占华. 催化学报, 1998, 19, 393.](10) Zhu, Y. Q.; Ma, Y. F.; Lin, X. P.;Wang, Z. H. Chin. J. Catal. 1998, 19, 393. [朱毅青, 马延风, 林西平, 王占华. 催化学报, 1998, 19, 393.]

    11. [11]

      (11) Cong, Y.; Tin, K. C.;Wang, N. B.; Xu, C. H.; Zhang, T.; Sun, X. Y.; Guan,W.; Liang, D. B. Chin. J. Catal. 2000, 21, 247. [从昱, 田金忠, 黄宁表, 徐长海, 张涛, 孙孝英, 关文, 梁东白. 催化学报, 2000, 21, 247.](11) Cong, Y.; Tin, K. C.;Wang, N. B.; Xu, C. H.; Zhang, T.; Sun, X. Y.; Guan,W.; Liang, D. B. Chin. J. Catal. 2000, 21, 247. [从昱, 田金忠, 黄宁表, 徐长海, 张涛, 孙孝英, 关文, 梁东白. 催化学报, 2000, 21, 247.]

    12. [12]

      (12) Agrell, J.; Boutonnet, M.; Melian-Cabrera, I.; Fierro, J. L. G. Appl. Catal. A-Gen. 2003, 253, 201.  (12) Agrell, J.; Boutonnet, M.; Melian-Cabrera, I.; Fierro, J. L. G. Appl. Catal. A-Gen. 2003, 253, 201.  

    13. [13]

      (13) Wang, L. C.; Liu, Y. M.; Chen, M.; Cao, Y.; He, H. Y.;Wu, G. S.; Dai,W. L.; Fan, K. N. J. Catal. 2007, 246, 193.  (13) Wang, L. C.; Liu, Y. M.; Chen, M.; Cao, Y.; He, H. Y.;Wu, G. S.; Dai,W. L.; Fan, K. N. J. Catal. 2007, 246, 193.  

    14. [14]

      (14) Su, X. T.; Yan, Q. Z.; Ge, C. C. Progress Chem. 2005, 17, 430. [宿新泰, 燕青芝, 葛昌纯. 化学进展, 2005, 17, 430.](14) Su, X. T.; Yan, Q. Z.; Ge, C. C. Progress Chem. 2005, 17, 430. [宿新泰, 燕青芝, 葛昌纯. 化学进展, 2005, 17, 430.]

    15. [15]

      (15) Patil, K. C.; Aruna, S. T.; Mimani, T. Curr. Opin. Solid State Mater. Sci. 2002, 6, 507.  (15) Patil, K. C.; Aruna, S. T.; Mimani, T. Curr. Opin. Solid State Mater. Sci. 2002, 6, 507.  

    16. [16]

      (16) Wang, Q. G.; Peng, R. R.; Xia, C. R.; Zhu,W.;Wang, H. T. Ceram. Int. 2008, 34, 1773.  (16) Wang, Q. G.; Peng, R. R.; Xia, C. R.; Zhu,W.;Wang, H. T. Ceram. Int. 2008, 34, 1773.  

    17. [17]

      (17) Ribeiro, N. F. P.; Souza, M. M. V. M.; Schmal, M. J. Power Sources 2008, 179, 329.  (17) Ribeiro, N. F. P.; Souza, M. M. V. M.; Schmal, M. J. Power Sources 2008, 179, 329.  

    18. [18]

      (18) Av uropoulos, G.; Ioannides, T. Appl. Catal. A-Gen. 2003, 244, 155.  (18) Av uropoulos, G.; Ioannides, T. Appl. Catal. A-Gen. 2003, 244, 155.  

    19. [19]

      (19) Toniolo, J. C.; Lima, M. D.; Takimi, A. S.; Bergmann, C. P. Mater. Res. Bull. 2005, 40, 561.  (19) Toniolo, J. C.; Lima, M. D.; Takimi, A. S.; Bergmann, C. P. Mater. Res. Bull. 2005, 40, 561.  

    20. [20]

      (20) Guo, X. M.; Mao, D. S.; Lu, G. Z.;Wang, S.;Wu, G. S. J. Catal. 2010, 271, 178.  (20) Guo, X. M.; Mao, D. S.; Lu, G. Z.;Wang, S.;Wu, G. S. J. Catal. 2010, 271, 178.  

    21. [21]

      (21) Guo, X. M.; Mao, D. S.;Wang, S.;Wu, G. S.; Lu, G. Z. Catal. Commun. 2009, 10, 1661.  (21) Guo, X. M.; Mao, D. S.;Wang, S.;Wu, G. S.; Lu, G. Z. Catal. Commun. 2009, 10, 1661.  

    22. [22]

      (22) Chinchen, G. C.; Hay, C. M.; Vandervell, H. D.;Waugh, K. C. J. Catal. 1987, 103, 79.  (22) Chinchen, G. C.; Hay, C. M.; Vandervell, H. D.;Waugh, K. C. J. Catal. 1987, 103, 79.  

    23. [23]

      (23) Jain, S. R.; Adiga, K. C.; Pai Verneker, V. R. Combust. Flame 1981, 40, 71.  (23) Jain, S. R.; Adiga, K. C.; Pai Verneker, V. R. Combust. Flame 1981, 40, 71.  

    24. [24]

      (24) Dean, J. A. Lange ' s Handbook of Chemistry, 13th ed.; McGraw-Hill: New York, 1985; pp 9-14, 9-19, 9-25, 9-66, 9-67, 9-93.(24) Dean, J. A. Lange ' s Handbook of Chemistry, 13th ed.; McGraw-Hill: New York, 1985; pp 9-14, 9-19, 9-25, 9-66, 9-67, 9-93.

    25. [25]

      (25) Zhang, Y. P.; Fei, J. H.; Yu, Y. M.; Zheng, X. M. Energy Convs. Manage. 2006, 47, 3360.  (25) Zhang, Y. P.; Fei, J. H.; Yu, Y. M.; Zheng, X. M. Energy Convs. Manage. 2006, 47, 3360.  

    26. [26]

      (26) Melián-Cabrera, I.; López Granados, M.; Fierro, J. L. G. J. Catal. 2002, 210, 273.  (26) Melián-Cabrera, I.; López Granados, M.; Fierro, J. L. G. J. Catal. 2002, 210, 273.  

    27. [27]

      (27) Lin, M. G.; Yang, C.;Wu, G. S.;Wei,W.; Li,W. H.; Shan, Y. K.; Sun, Y. H.; He, M. Y. Chin. J. Catal. 2004, 25, 591. [林明桂, 杨成, 吴贵升, 魏伟, 李文怀, 单永奎, 孙予罕, 何鸣元. 催化学报, 2004, 25, 591.](27) Lin, M. G.; Yang, C.;Wu, G. S.;Wei,W.; Li,W. H.; Shan, Y. K.; Sun, Y. H.; He, M. Y. Chin. J. Catal. 2004, 25, 591. [林明桂, 杨成, 吴贵升, 魏伟, 李文怀, 单永奎, 孙予罕, 何鸣元. 催化学报, 2004, 25, 591.]

    28. [28]

      (28) Yang, Z. Q.; Mao, D. S.; Guo, Q. S.; Gu, L. Acta Phys. -Chim. Sin. 2010, 26, 3278. [杨志强, 毛东森, 郭强胜, 顾蕾. 物理化学学报, 2010, 26, 3278](28) Yang, Z. Q.; Mao, D. S.; Guo, Q. S.; Gu, L. Acta Phys. -Chim. Sin. 2010, 26, 3278. [杨志强, 毛东森, 郭强胜, 顾蕾. 物理化学学报, 2010, 26, 3278]

    29. [29]

      (29) Purohit, R. D.; Sharma, B. P.; Pillai, K. T.; Tyagi, A. K. Mater. Res. Bull. 2001, 36, 2711.  (29) Purohit, R. D.; Sharma, B. P.; Pillai, K. T.; Tyagi, A. K. Mater. Res. Bull. 2001, 36, 2711.  

    30. [30]

      (30) Andrade de Jesus, F. A.; Silva, R. S.; Hernandes, A. C.; Macedo, Z. S. J. Eur. Ceram. Soc. 2009, 29, 125.  (30) Andrade de Jesus, F. A.; Silva, R. S.; Hernandes, A. C.; Macedo, Z. S. J. Eur. Ceram. Soc. 2009, 29, 125.  

    31. [31]

      (31) Chinchen, G. C.;Waugh, K. C.; Whan, D. A. Appl. Catal. 1986, 25, 101.  (31) Chinchen, G. C.;Waugh, K. C.; Whan, D. A. Appl. Catal. 1986, 25, 101.  

    32. [32]

      (32) Sun, Q.; Zhang, Y. L.; Chen, H. Y.; Deng, J. F.;Wu, D.; Chen, S. Y. J. Catal. 1997, 167, 92.  (32) Sun, Q.; Zhang, Y. L.; Chen, H. Y.; Deng, J. F.;Wu, D.; Chen, S. Y. J. Catal. 1997, 167, 92.  

    33. [33]

      (33) Zhang, Z. L.; Zhang, Y. X.; Mu, Z. G.; Yu, P. F.; Ni, X. Z.; Wang, S. L.; Zheng, L. S. Appl. Catal. B-Enviro. 2007, 76, 335.  (33) Zhang, Z. L.; Zhang, Y. X.; Mu, Z. G.; Yu, P. F.; Ni, X. Z.; Wang, S. L.; Zheng, L. S. Appl. Catal. B-Enviro. 2007, 76, 335.  

    34. [34]

      (34) Deganello, F.; Marcì, G.; Deganello, G. J. Eur. Ceram. Soc. 2009, 29, 439.  (34) Deganello, F.; Marcì, G.; Deganello, G. J. Eur. Ceram. Soc. 2009, 29, 439.  

    35. [35]

      (35) Zhang, J. R.; Gao, L. Mater. Lett. 2004, 58, 2730.  (35) Zhang, J. R.; Gao, L. Mater. Lett. 2004, 58, 2730.  

    36. [36]

      (36) Singh, K. A.; Pathak, L. C.; Roy, S. K. Ceram. Int. 2007, 33, 1463.  (36) Singh, K. A.; Pathak, L. C.; Roy, S. K. Ceram. Int. 2007, 33, 1463.  

    37. [37]

      (37) Chandramouli, V.; Anthonysamy, S.; Vasudeva Rao, P. R. J. Nucl. Mater. 1999, 265, 255.  (37) Chandramouli, V.; Anthonysamy, S.; Vasudeva Rao, P. R. J. Nucl. Mater. 1999, 265, 255.  

    38. [38]

      (38) Li, F.; Hu, K. A.; Li, J. L.; Zhang, D.; Chen, G. J. Nucl. Mater. 2002, 300, 82.  (38) Li, F.; Hu, K. A.; Li, J. L.; Zhang, D.; Chen, G. J. Nucl. Mater. 2002, 300, 82.  

  • 加载中
计量
  • PDF下载量:  2720
  • 文章访问数:  2943
  • HTML全文浏览量:  8
文章相关
  • 发布日期:  2011-12-29
  • 收稿日期:  2011-08-29
  • 网络出版日期:  2011-11-03
通讯作者: 陈斌, bchen63@163.com
  • 1. 

    沈阳化工大学材料科学与工程学院 沈阳 110142

  1. 本站搜索
  2. 百度学术搜索
  3. 万方数据库搜索
  4. CNKI搜索

/

返回文章