催化劑活性影響因素的探討

黃朝蔚

摘 要：研究了銅的含量和催化劑焙燒溫度對銅系催化劑活性的影響。實驗結果表明，當Cu含量為60wt%時催化劑的催化活性較高。隨著催化劑焙燒溫度的增高，催化劑的催化性能逐漸升高，在焙燒溫度為500 ℃時，催化劑的催化活性較其他溫度焙燒催化劑的活性好。

關鍵詞：銅系催化劑 銅含量 焙燒溫度

中圖分類號：TQ225.24 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2014）06（c）-0093-01

催化劑在現代化學工業中占有重要地位，幾乎有半數以上的化工產品在生產過程里都采用催化劑。據統計，約有80%的化工生產過程使用催化劑，目的是加快反應速率，提高生產效率。

1 催化劑的研究現狀

在催化劑的研制方面，可以大致分為三大類。

1.1 貴金屬催化劑

貴金屬催化劑是近年來發展較快的催化劑，如：鈀系和鉑系貴金屬催化劑。雖然貴金屬催化活性較好，受毒物和熱的影響小，但是成本過高限制了其廣泛應用。

1.2 無銅非貴金屬催化劑催化劑

如鎳系催化劑，由于鎳系催化劑低溫時活性不高，所需反應溫度過高，當溫度低于300 ℃時選擇性較差，并且副產物較多。因此，隨著Cu系、Pd系、Pt系催化劑的開發應用，Ni系的應用會越來越少，但研究表明，在其他類的催化劑中加入適量的鎳，可提高催化劑的反應活性。

1.3 銅系催化劑

銅系催化劑由于低溫時就具有良好的催化活性，但銅系催化劑熱穩定性較差、易于熱燒結且低溫選擇性較差。當前研究的重點主要是集中在銅系催化劑和貴金屬催化劑上。影響催化劑的催化性能的因素很多，如助劑、載體、反應條件（溫度、壓力）、制備方法及工藝等。

因此，在催化劑的研究方面，一般都是考慮通過加入各種助劑或改變制備方法及工藝、載體等來提高催化劑的活性和穩定性。

2 銅的含量對催化劑活性的影響

在甲醇裂解的銅基催化劑中，Cu提供了催化活性中心，提供活性物種的能力及數量對催化劑的催化性能具有很大影響。為此我們考察了不同的Cu含量對催化劑性能的影響，實驗結果見表1。

由表1中所列的數據可以看出，銅的含量不同，對催化劑的催化性能產生很大影響。在250 ℃反應溫度下，催化劑的活性隨著銅含量的增高而增大，即甲醇的轉化率、產氫率隨著銅含量的（<60 wt%時）增加而提高，當Cu含量為60wt%時催化劑的催化活性較高，甲醇轉化率為76.3%，比銅含量為20%時增加了7.4%，這可能是較低的Cu含量不足于在催化劑表面形成足夠的活性位，從而降低了催化劑的催化活性。

3 催化劑焙燒溫度對催化劑活性的影響

焙燒溫度對催化劑的結構及其性能有很大的影響，為了考察焙燒溫度對催化劑性能的影響，我們以Cu60Cr15Ce15Si10作為考察對象，考察其在300～700 ℃范圍內焙燒，并測定了其對甲醇裂解反應的活性，表2比較了300 ℃、400 ℃、500 ℃、600 ℃和700 ℃焙燒3 h制備的Cu60Cr15Ce15Si10催化劑的活性評價結果。

由表2可知，焙燒溫度不同，所得的催化劑活性不同。焙燒溫度為300 ℃時，催化劑的活性較低，在甲醇裂解反應中甲醇轉化率和產氫率分別為78.4%和57.3%，這可能由于焙燒溫度過低，催化劑不能形成適合于催化反應的結構而不利于反應的進行，或者催化劑上活性相尚未形成。隨著焙燒溫度的增高，催化劑的催化性能逐漸升高，在焙燒溫度為500 ℃時，催化劑的催化活性較其他溫度焙燒催化劑的活性好，即甲醇轉化率為82.3%，產氫率也較高。但當焙燒溫度高于500 ℃時催化劑的催化活性隨著焙燒溫度的升高而下降，在700 ℃下焙燒，其表現出較差的催化活性，甲醇轉化率和產氫率分別下降至72.1%和69.7%。這可能是由于焙燒溫度過高，催化劑中的活性組分部分燒結聚集，且生成難以還原的晶相結構，使催化劑的催化活性降低，因此，該催化劑的最佳焙燒溫度以500 ℃較為合適。endprint

摘 要：研究了銅的含量和催化劑焙燒溫度對銅系催化劑活性的影響。實驗結果表明，當Cu含量為60wt%時催化劑的催化活性較高。隨著催化劑焙燒溫度的增高，催化劑的催化性能逐漸升高，在焙燒溫度為500 ℃時，催化劑的催化活性較其他溫度焙燒催化劑的活性好。

關鍵詞：銅系催化劑 銅含量 焙燒溫度

中圖分類號：TQ225.24 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2014）06（c）-0093-01

催化劑在現代化學工業中占有重要地位，幾乎有半數以上的化工產品在生產過程里都采用催化劑。據統計，約有80%的化工生產過程使用催化劑，目的是加快反應速率，提高生產效率。

1 催化劑的研究現狀

在催化劑的研制方面，可以大致分為三大類。

1.1 貴金屬催化劑

貴金屬催化劑是近年來發展較快的催化劑，如：鈀系和鉑系貴金屬催化劑。雖然貴金屬催化活性較好，受毒物和熱的影響小，但是成本過高限制了其廣泛應用。

1.2 無銅非貴金屬催化劑催化劑

如鎳系催化劑，由于鎳系催化劑低溫時活性不高，所需反應溫度過高，當溫度低于300 ℃時選擇性較差，并且副產物較多。因此，隨著Cu系、Pd系、Pt系催化劑的開發應用，Ni系的應用會越來越少，但研究表明，在其他類的催化劑中加入適量的鎳，可提高催化劑的反應活性。

1.3 銅系催化劑

銅系催化劑由于低溫時就具有良好的催化活性，但銅系催化劑熱穩定性較差、易于熱燒結且低溫選擇性較差。當前研究的重點主要是集中在銅系催化劑和貴金屬催化劑上。影響催化劑的催化性能的因素很多，如助劑、載體、反應條件（溫度、壓力）、制備方法及工藝等。

因此，在催化劑的研究方面，一般都是考慮通過加入各種助劑或改變制備方法及工藝、載體等來提高催化劑的活性和穩定性。

2 銅的含量對催化劑活性的影響

在甲醇裂解的銅基催化劑中，Cu提供了催化活性中心，提供活性物種的能力及數量對催化劑的催化性能具有很大影響。為此我們考察了不同的Cu含量對催化劑性能的影響，實驗結果見表1。

由表1中所列的數據可以看出，銅的含量不同，對催化劑的催化性能產生很大影響。在250 ℃反應溫度下，催化劑的活性隨著銅含量的增高而增大，即甲醇的轉化率、產氫率隨著銅含量的（<60 wt%時）增加而提高，當Cu含量為60wt%時催化劑的催化活性較高，甲醇轉化率為76.3%，比銅含量為20%時增加了7.4%，這可能是較低的Cu含量不足于在催化劑表面形成足夠的活性位，從而降低了催化劑的催化活性。

3 催化劑焙燒溫度對催化劑活性的影響

焙燒溫度對催化劑的結構及其性能有很大的影響，為了考察焙燒溫度對催化劑性能的影響，我們以Cu60Cr15Ce15Si10作為考察對象，考察其在300～700 ℃范圍內焙燒，并測定了其對甲醇裂解反應的活性，表2比較了300 ℃、400 ℃、500 ℃、600 ℃和700 ℃焙燒3 h制備的Cu60Cr15Ce15Si10催化劑的活性評價結果。

由表2可知，焙燒溫度不同，所得的催化劑活性不同。焙燒溫度為300 ℃時，催化劑的活性較低，在甲醇裂解反應中甲醇轉化率和產氫率分別為78.4%和57.3%，這可能由于焙燒溫度過低，催化劑不能形成適合于催化反應的結構而不利于反應的進行，或者催化劑上活性相尚未形成。隨著焙燒溫度的增高，催化劑的催化性能逐漸升高，在焙燒溫度為500 ℃時，催化劑的催化活性較其他溫度焙燒催化劑的活性好，即甲醇轉化率為82.3%，產氫率也較高。但當焙燒溫度高于500 ℃時催化劑的催化活性隨著焙燒溫度的升高而下降，在700 ℃下焙燒，其表現出較差的催化活性，甲醇轉化率和產氫率分別下降至72.1%和69.7%。這可能是由于焙燒溫度過高，催化劑中的活性組分部分燒結聚集，且生成難以還原的晶相結構，使催化劑的催化活性降低，因此，該催化劑的最佳焙燒溫度以500 ℃較為合適。endprint

摘 要：研究了銅的含量和催化劑焙燒溫度對銅系催化劑活性的影響。實驗結果表明，當Cu含量為60wt%時催化劑的催化活性較高。隨著催化劑焙燒溫度的增高，催化劑的催化性能逐漸升高，在焙燒溫度為500 ℃時，催化劑的催化活性較其他溫度焙燒催化劑的活性好。

關鍵詞：銅系催化劑 銅含量 焙燒溫度

中圖分類號：TQ225.24 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2014）06（c）-0093-01

催化劑在現代化學工業中占有重要地位，幾乎有半數以上的化工產品在生產過程里都采用催化劑。據統計，約有80%的化工生產過程使用催化劑，目的是加快反應速率，提高生產效率。

1 催化劑的研究現狀

在催化劑的研制方面，可以大致分為三大類。

1.1 貴金屬催化劑

貴金屬催化劑是近年來發展較快的催化劑，如：鈀系和鉑系貴金屬催化劑。雖然貴金屬催化活性較好，受毒物和熱的影響小，但是成本過高限制了其廣泛應用。

1.2 無銅非貴金屬催化劑催化劑

如鎳系催化劑，由于鎳系催化劑低溫時活性不高，所需反應溫度過高，當溫度低于300 ℃時選擇性較差，并且副產物較多。因此，隨著Cu系、Pd系、Pt系催化劑的開發應用，Ni系的應用會越來越少，但研究表明，在其他類的催化劑中加入適量的鎳，可提高催化劑的反應活性。

1.3 銅系催化劑

銅系催化劑由于低溫時就具有良好的催化活性，但銅系催化劑熱穩定性較差、易于熱燒結且低溫選擇性較差。當前研究的重點主要是集中在銅系催化劑和貴金屬催化劑上。影響催化劑的催化性能的因素很多，如助劑、載體、反應條件（溫度、壓力）、制備方法及工藝等。

因此，在催化劑的研究方面，一般都是考慮通過加入各種助劑或改變制備方法及工藝、載體等來提高催化劑的活性和穩定性。

2 銅的含量對催化劑活性的影響

在甲醇裂解的銅基催化劑中，Cu提供了催化活性中心，提供活性物種的能力及數量對催化劑的催化性能具有很大影響。為此我們考察了不同的Cu含量對催化劑性能的影響，實驗結果見表1。

由表1中所列的數據可以看出，銅的含量不同，對催化劑的催化性能產生很大影響。在250 ℃反應溫度下，催化劑的活性隨著銅含量的增高而增大，即甲醇的轉化率、產氫率隨著銅含量的（<60 wt%時）增加而提高，當Cu含量為60wt%時催化劑的催化活性較高，甲醇轉化率為76.3%，比銅含量為20%時增加了7.4%，這可能是較低的Cu含量不足于在催化劑表面形成足夠的活性位，從而降低了催化劑的催化活性。

3 催化劑焙燒溫度對催化劑活性的影響

焙燒溫度對催化劑的結構及其性能有很大的影響，為了考察焙燒溫度對催化劑性能的影響，我們以Cu60Cr15Ce15Si10作為考察對象，考察其在300～700 ℃范圍內焙燒，并測定了其對甲醇裂解反應的活性，表2比較了300 ℃、400 ℃、500 ℃、600 ℃和700 ℃焙燒3 h制備的Cu60Cr15Ce15Si10催化劑的活性評價結果。

由表2可知，焙燒溫度不同，所得的催化劑活性不同。焙燒溫度為300 ℃時，催化劑的活性較低，在甲醇裂解反應中甲醇轉化率和產氫率分別為78.4%和57.3%，這可能由于焙燒溫度過低，催化劑不能形成適合于催化反應的結構而不利于反應的進行，或者催化劑上活性相尚未形成。隨著焙燒溫度的增高，催化劑的催化性能逐漸升高，在焙燒溫度為500 ℃時，催化劑的催化活性較其他溫度焙燒催化劑的活性好，即甲醇轉化率為82.3%，產氫率也較高。但當焙燒溫度高于500 ℃時催化劑的催化活性隨著焙燒溫度的升高而下降，在700 ℃下焙燒，其表現出較差的催化活性，甲醇轉化率和產氫率分別下降至72.1%和69.7%。這可能是由于焙燒溫度過高，催化劑中的活性組分部分燒結聚集，且生成難以還原的晶相結構，使催化劑的催化活性降低，因此，該催化劑的最佳焙燒溫度以500 ℃較為合適。endprint