合成气制低碳醇纳米Cu-Co双金属催化剂研究

基本信息
批准号:21576192
项目类别:面上项目
资助金额:65.00
负责人:刘源
学科分类:
依托单位:天津大学
批准年份:2015
结题年份:2019
起止时间:2016-01-01 - 2019-12-31
项目状态: 已结题
项目参与者:关毅,刘贵龙,曹昂,钮挺,赵琳,韩通,王联防,红英,宋兆钰
关键词:
合成气低碳醇纳米双金属构效关系催化剂设计与制备
结项摘要

The critical challenge for the catalyst for higher alcohols synthesis is improving the selectivity to higher alcohols in which one alcohol molecule has two or more then two carbon atoms. Over bimetallic Cu-Co nano catalyst, higher alcohols are generated by copper and cobalt synergistic catalyzing, so it is required that copper and cobalt are in the alloy state or nano particles with copper and cobalt being closely linked. We proposed a new scheme for designing Cu-Co bimetallic catalyst: to load a perovskite-type oxide (PTO) of LaCo1-xCuxO3 on a support such as ZrO2 or SiO2, and then to reduce it, thus supported nano particles of Cu-Co alloy or nano particles with core-shell structure can be made. This is owing to that in LaCo1-xCuxO3 copper and cobalt ions are uniformly mixed at atomic level and that copper and cobalt ions are confined in a nano particle. Additives of the catalyst can also be added as substitution ions of the crystalline lattice in the PTO, which favors the interaction between the additives with the active components. Based on this scheme, we have prepared bimetallic Cu-Co nano catalyst, and the catalyst showed much high selectivity to higher alcohols and very good activity, suggesting that it is a much promising catalyst for industrial application. In this project, we will investigate the stability of the catalyst, to study the variation of the structure and the catalytic performance of the catalyst with reaction time, to study the relationship of the structure and the catalytic performance of the catalyst, and to study the effects of additives and support, in order to obtain basic data as preparatory work for undertaking scale-up test, and to further improving the catalyst. The scheme proposed in this proposal can be applied to many other bimetallic/multi-metallic nano particles, for that most of the metal ions can be acted as the crystalline lattice ions of a PTO, so the study of this project is of great significance in the aspect of academic viewpoint.

合成气制低碳醇催化剂的关键是提高C2+醇的选择性。铜钴双金属催化剂中,铜和钴协同催化生成低碳醇,所以要求铜钴形成合金或密切接触。本项目提出了Cu-Co催化剂设计的新构想:将纳米LaCo1-xCuxO3(钙钛矿型复合氧化物-PTO)晶粒负载于ZrO2、SiO2等载体上,然后还原可得负载型Cu-Co纳米合金或纳米核壳结构等。因为:LaCo1-xCuxO3中,铜和钴离子处于原子水平的均匀混合,且二者被限域于纳米晶粒内。助剂也可以作为PTO的取代离子加入,以利于助剂与活性组分相互作用。申请人按本构想制得的催化剂具有很高的C2+醇选择性及较好的活性,很有应用前景。本项目将在此基础上重点研究催化剂的稳定性,研究催化剂结构和性能随反应时间的演化、构效关系、助剂和载体的作用等,为中试试验提供基础和进一步优化催化剂。学术价值:本方案可拓展于其它纳米双金属的制备,因为大部分金属离子可以是PTO的晶格离子。

项目摘要

本项目提出了一种“纳米团簇”催化剂的设计与构筑方法,利用钙钛矿型复合氧化物(PTOs)为前驱体通过还原得到的金属纳米颗粒、未被还原的金属氧化物等构筑纳米颗粒团聚体,我们称之为“纳米团簇”,并用于催化合成气制低碳醇等反应。. PTOs按组成表示为ABO3,A为碱土金属或镧系离子,B为过渡金属离子,作为催化剂、材料等有大量的研究。在本项目中我们主要利用其如下特点:(a)ABO3中A、B位离子可以调变,也可以被其它离子部分取代,从而可以固定诸多金属离子于该晶格中,如:A1-xA'xB1-yB'yO3;(b)ABO3中的所有金属离子以原子水平均匀混合并被限定于钙钛矿的晶格中;(c)通过一定的方式可以将该钙钛矿晶粒担载于大比表面积载体表面,比如ZrO2、SiO2,于是将均匀混合的金属离子限域于PTOs晶格内,并分散于载体表面。所以,还原得到的单金属或双金属以及其中未被还原的氧化物将团聚为“纳米团簇”。. 通过该方法我们合成了一系列的Cu-Co基、Rh基、Ni基催化剂,并考察了助剂、载体等对催化剂性能的影响。研究了“纳米团簇”的结构、各组分纳米颗粒之间的相互作用、对合成气制低碳醇等反应的性能以及构效关系等。关于催化剂的稳定性,主要研究了“纳米团簇”中纳米Cu-Co双金属的结构和化学状态随反应时间的演化,及其与催化性能的关系。此外,以本项目提出的催化剂设计思路初步探索了用于合成气制低碳醇的Co-Ga基催化剂,发现其具有良好的催化性能。. 我们也以类水滑石为前驱体制备了一系列的Cu-Co和Cu-Fe基催化剂用于合成气制低碳醇,研究了类水滑石在纳米碳管、碳纤维上的原位生长。以碳材料为载体旨在利用碳材料的高导热性减缓热点生成。

项目成果
{{index+1}}

{{i.achievement_title}}

{{i.achievement_title}}

DOI:{{i.doi}}
发表时间:{{i.publish_year}}

暂无此项成果

数据更新时间:2023-05-31

其他相关文献

1

基于一维TiO2纳米管阵列薄膜的β伏特效应研究

基于一维TiO2纳米管阵列薄膜的β伏特效应研究

DOI:10.7498/aps.67.20171903
发表时间:2018
2

涡度相关技术及其在陆地生态系统通量研究中的应用

涡度相关技术及其在陆地生态系统通量研究中的应用

DOI:10.17521/cjpe.2019.0351
发表时间:2020
3

硬件木马:关键问题研究进展及新动向

硬件木马:关键问题研究进展及新动向

DOI:
发表时间:2018
4

低轨卫星通信信道分配策略

低轨卫星通信信道分配策略

DOI:10.12068/j.issn.1005-3026.2019.06.009
发表时间:2019
5

中国参与全球价值链的环境效应分析

中国参与全球价值链的环境效应分析

DOI:10.12062/cpre.20181019
发表时间:2019

刘源的其他基金

批准号:31800950
批准年份:2018
资助金额:20.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:51703035
批准年份:2017
资助金额:22.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:71103194
批准年份:2011
资助金额:21.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:21872101
批准年份:2018
资助金额:65.00
项目类别:面上项目
批准号:30700770
批准年份:2007
资助金额:17.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:50404002
批准年份:2004
资助金额:21.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:41902163
批准年份:2019
资助金额:25.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:51905375
批准年份:2019
资助金额:27.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:81341017
批准年份:2013
资助金额:10.00
项目类别:专项基金项目
批准号:41902210
批准年份:2019
资助金额:25.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:11201456
批准年份:2012
资助金额:22.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:71573270
批准年份:2015
资助金额:48.00
项目类别:面上项目
批准号:81603092
批准年份:2016
资助金额:17.30
项目类别:青年科学基金项目
批准号:30901125
批准年份:2009
资助金额:20.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:31071986
批准年份:2010
资助金额:33.00
项目类别:面上项目
批准号:81501407
批准年份:2015
资助金额:18.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:20976121
批准年份:2009
资助金额:32.00
项目类别:面上项目
批准号:51875119
批准年份:2018
资助金额:60.00
项目类别:面上项目
批准号:81600189
批准年份:2016
资助金额:17.50
项目类别:青年科学基金项目
批准号:51771101
批准年份:2017
资助金额:62.00
项目类别:面上项目
批准号:31400560
批准年份:2014
资助金额:25.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:31371790
批准年份:2013
资助金额:80.00
项目类别:面上项目
批准号:31272386
批准年份:2012
资助金额:77.00
项目类别:面上项目
批准号:51108101
批准年份:2011
资助金额:22.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:31401153
批准年份:2014
资助金额:23.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:41701265
批准年份:2017
资助金额:25.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:21703006
批准年份:2017
资助金额:26.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:31271900
批准年份:2012
资助金额:15.00
项目类别:面上项目
批准号:20476079
批准年份:2004
资助金额:23.00
项目类别:面上项目
批准号:11302091
批准年份:2013
资助金额:27.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:51271096
批准年份:2012
资助金额:80.00
项目类别:面上项目
批准号:51375109
批准年份:2013
资助金额:75.00
项目类别:面上项目
批准号:81803096
批准年份:2018
资助金额:21.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:29869001
批准年份:1998
资助金额:40.00
项目类别:地区科学基金项目
批准号:21376170
批准年份:2013
资助金额:80.00
项目类别:面上项目

相似国自然基金

1

高选择性合成气转化制低碳烃的纳米复合催化剂

批准号:20976047
批准年份:2009
负责人:张钦辉
学科分类:B0803
资助金额:33.00
项目类别:面上项目
2

Cu/Fe双金属催化剂表面合成气转化制混合醇的理论研究

批准号:21403277
批准年份:2014
负责人:赵永慧
学科分类:B0301
资助金额:25.00
项目类别:青年科学基金项目
3

基于原子层沉积法调控的Fe-Cu催化剂用于合成气直接制低碳醇的研究

批准号:21706098
批准年份:2017
负责人:姜枫
学科分类:B0815
资助金额:24.00
项目类别:青年科学基金项目
4

MoP催化剂上合成气转化制备低碳醇的机理研究

批准号:U1510103
批准年份:2015
负责人:田欣欣
学科分类:B0301
资助金额:55.00
项目类别:联合基金项目