K-CuZrO2催化剂上乙醇制备2-戊酮的研究

制备了不同Cu含量的K-CuZrO2催化剂。以乙醇缩合制备2-戊酮为探针反应,考察了催化剂的催化性能并对反应机理进行了探索;采用BET、XRD、H2-TPR、CO2-TPD、TEM以及XPS等表征技术对催化剂的体相结构、性质进行了研究。结果表明,当Cu含量为9%时,乙醇转化率达到极大值(99.5%),这是由于此时催化剂中各组分分散较好,CuO-ZrO2之间存在较强的相互作用,促进了CuO的还原,使催化剂表面Cu比表面积最大;2-戊酮选择性达到最大值(35.0%),是由于催化剂表面适合缩合反应的中等强度碱性中心碱性最强。通过对反应中间物种分析,推测了K-CuZrO2催化剂上2-戊酮的形成过程:乙醇首先脱氢形成乙醛,之后两分子乙醛经缩合、分解得到丙酮,丙酮进一步与乙醛反应形成目标产物2-戊酮。

碱土金属对CuZrO_(2)催化剂上乙醇制备酮类化合物性能的影响

以碱土金属通过共沉淀法改性CuZrO_(2)催化剂,制得了不同碱土金属改性的M-CuZrO_(2)催化剂(M=Mg、Ca、Sr和Ba),并将其用于催化乙醇一步法制备酮类化合物的反应中。采用BET、XRD、氢气程序升温还原(H_(2)-TPR)、乙醇程序升温表面反应(乙醇-TPSR)、CO_(2)程序升温脱附(CO_(2)-TPD)以及XPS对催化剂的体相结构、性质进行了研究。结果表明,以碱土金属Ba改性的Ba-CuZrO_(2)催化剂上Cu 2p_(3/2)结合能较高,有利于乙醇分子中O—H键断裂形成乙醛,且该催化剂表面乙醛脱附量最大、中强碱性位(晶格氧)碱性最强,明显促进了缩合反应的进行。在350℃、0.1 MPa、N_(2)为载气、气时空速(GHSV)为2000 h^(–1)、乙醇进样量为1.8 mLC2H5OH/(mL_(cat)·h)的条件下,Ba-CuZrO_(2)催化剂上乙醇转化率和酮类产物选择性最高,分别为98.1%和51.1%,且在45 h内具有较好的催化稳定性。