负载型Rh基催化剂上的CO加氢制乙醇反应：载体效应（英文）

作者：邵自龙; 刘晓放; 张书南; 王慧^*; 孙予罕^*

来源：Acta Physico - Chimica Sinica, 2021, 37(10): 123-129.

• Rh基催化剂
• 载体效应
• 乙醇合成
• 合成气转化
• 铑分散度
• 铁

作为一种重要的基础化学品以及传统能源替代品,乙醇极具应用前景。当前乙醇的生产主要通过谷物发酵和乙烯水合法。然而效率低下的发酵过程和日益枯竭的原油资源限制了乙醇的大规模生产。因此,发展生产乙醇的可替代技术成为重要议题。由合成气(CO+H2)出发直接制备乙醇被认为是实现煤炭、天然气和生物质等含碳资源高值化、清洁化利用的新方式。负载型Rh基催化剂作为合成气直接制乙醇最有潜力且最有效的催化体系而受到广泛研究。对于负载型Rh基催化剂来讲,合适的助剂和载体通常可以有效地提升催化剂的活性和乙醇选择性。Fe作为一种提高乙醇选择性最有效的助剂之一而被广泛地应用在Rh基催化剂的研究中。在本文中,为了探究载体的作用,我们利用初湿浸渍法制备出不同载体(Ce O2、Zr O2和Ti O2)负载的Fe促进的Rh基催化剂用于合成气制乙醇反应中。结果表明,Rh Fe/Ti O2催化剂在反应条件为250°C,2 MPa时的CO转化率高达18.2%并且在醇分布中乙醇的选择性高达74.7%,远高于相同条件下Rh Fe/Ce O2和Rh Fe/Zr O2催化剂的性能。表征结果表明,催化剂的比表面从小到大依次为Rh Fe/Ce O2<Rh Fe/Zr O2<Rh Fe/Ti O2,而Rh的分散度也依次增加、粒径依次减小。这是由于较大的比表面积可能有利于Rh物种的分散,高分散的Rh物种就意味着存在更多的活性位点。H2-程序升温还原结果表明Rh与载体、Rh与Fe之间存在相互作用,并且在实验的还原条件下Ti O2会发生部分还原,而其它的载体则不会发生还原。X射线光电子能谱分析结果表明Rh Fe/Ti O2催化剂具有更多的乙醇生成(Rhx0-Rhy+)-O-Feδ+活性位点,使得乙醇的选择性增加。CO-程序升温脱附被用来确认不同催化剂的CO吸附能力,结果表明Ti O2由于存在更多的O空穴和Ti3+离子从而增强了对CO的吸附,因此有利于催化剂活性的提高。

• 单位
  上海科技大学; 中国科学院; 中国科学院上海高等研究院; 中国科学院大学