Y分子筛表面高分散铜活性物种构建及甲醇氧化羰基化性能

本研究采用溶液离子交换法制备了不同载量的CuY催化剂,结合XRD、TEM、H_(2)-TPR、XPS、NH_(3)-TPD和CH_(3)OHTPD等分析CuY微观结构,探讨了铜氨溶液浓度及活化温度对CuY表面铜物种状态及性能的影响。发现增大交换溶液浓度虽会降低催化剂孔隙率,但能将铜载量由2.11%显著提升至9.95%,并仍保持着铜物种的高分散,铜粒径不足4 nm。溶液交换会破坏表面酸结构而减少表面弱酸位,抑制副反应进而提高DMC选择性。低载量催化剂铜物种以离子态铜为主,增加铜含量提升离子态铜含量的同时,也显著增加了CuO_(x),能使催化性能迅速提高,甲醇转化率和DMC收率分别达到9.07%和396.27 mg/(g·h)。控制催化剂活化温度研究铜物种活化过程发现,适宜温度的活化会促进表面铜物种向分子筛内部孔道的扩散和交换,并减弱甲醇的吸附强度,利于性能的提升。高载量催化剂相比低载量催化剂能在低温下活化获得更多的Cu+和CuO_(x)而表现出高催化活性。本工作研究结果为高性能CuY催化剂的设计和制备提供了理论基础。