甘油氢解制1,2-丙二醇Cu/ZrO_2催化剂的稀土改性

用等体积浸渍法制备了稀土改性的Zr O2负载铜催化剂,考察其在质量分数40%甘油水溶液进料时气相氢解制1,2-丙二醇反应的性能,并用比表面积及孔径分析仪(BET)、扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)和氢气程序升温还原(H2-TPR)表征了催化剂的孔结构、形貌、晶相和还原性。典型的氢解反应条件为220℃、1MPa、氢与甘油的摩尔比值为100,液时空速为0.25 g甘油/(g催化剂·h)。首先在预实验中对Al2O3、Si O2和Zr O23种载体进行对比实验,发现未改性的负载铜催化剂均不稳定。浸渍Ce改性的Cu/Si O2催化剂稳定性有较大改善,但只维持700 h左右。接着考察用共沉淀法在Zr O2载体中添加稀土元素铈(Ce)、镧(La)和钇(Y)的改性效果,发现均能显著提高催化活性和选择性,而加Y稳定的氧化锆(YSZ)载体性能最佳。最后浸渍Ce对Cu/YSZ催化剂进行改性,并对Ce的含量进行了优化,结果证明,18%Cu^4%Ce O2/YSZ(均为质量分数)催化剂活性和选择性最佳,1,2-丙二醇得率超过93%。该催化剂具有开放性孔结构,比表面积达到107 m2/g,前躯体中Cu O晶粒最小,还原温度最低。对最优条件下制备的催化剂进行了长运转考察,稳定运行超过1 600 h,1,2-丙二醇收率维持在94%以上。