开题报告-李慧芳-2013.12.16.doc

毕业论文开题报告论文题目SiCl4冷氢化铜系催化剂的研究选题方向应用催化学生姓名李慧芳专业应用化学年级、班级2010级应化（1）班一、选题的来源、目的、意义和基本内容选题来源本选题来自于企业委托课题。选题目的通过铜系催化剂的制备及性能表征研究，提高其SiCl4冷氢化催化活性。选题意义西门子法生产多晶硅时产生大量的SiCl4硅副产物，遇水极易分解，污染环境。通过氢化反应将其转化为SiHCl3、用于多晶硅生产，促进其循环利用，具有重要的意义。基本内容采用并流共沉淀法制备Cu-SiO2催化剂，考察沉淀pH值、焙烧温度、还原温度等因素对催化剂的影响，表征其催化活性及结构。二、国内外研究综述加氢催化剂活性组分一般为过渡金属元素及其化合物1。铜基催化剂因具有比表面积大、活性高、成本低等优点而常常被用于加氢反应。由于铜催化剂单独使用稳定性不够理想易于烧结团聚而失活，因此常采用助催化剂和载体来提高其耐热性和抗毒性1。过渡金属单独使用时催化活性并不高，而双金属催化剂具有协同作用，Ni-Cu和Pd-Au等双金属的协同作用可改变原料分子在催化剂表面的化学吸附，提高催化活性和选择性2。用等体积浸渍法制得的Cu-Ni/SiO2，TPR表征发现添加组分Ni之后，Cu-Ni之间发生相互作用，还原峰温提前，催化剂易于还原，两组分分散度均增大，颗粒变得细小1。刘迎新3等的Cu-Ni/SiO2催化剂的TPR只存在1个低温还原峰，为NiO和CuO在还原过程中经过晶格重建而形成的均一Cu-Ni合金相的还原，Cu-Ni之间的相互作用导致催化剂的还原峰温度（577K）比加Cu前催化剂的还原峰温降低81K，由于其还原温度低，其实验还原温度（723K）很容易导致活性组分烧结，减少了催化剂的活性表面积，导致催化剂活性降低。TiO2-SiO2具有大比表面积和高热稳定性的特点，是理想的催化剂载体材料。文献4，用共沉淀法制备的TiO2-SiO2复合氧化物，当Ti/Si为1时，样品比表面积可以达到192.54m2 g-1，孔体积0.31cm3g-1。在Cu/SiO2催化剂中引入适量TiO2(40%)能抑制Cu晶粒的增长，改善Cu粒子在载体中的分散性，催化剂的活性增大5。Cu/SiO2催化剂因SiO2有大的比表面积使铜具有高度分散性，但由于Cu/Si之间较弱的相互作用，使催化剂具有较差的活性和稳定性；催化剂Cu/TiO2因TiO2有较小的比表面积使铜易发生团聚，催化剂活性低；Cu/TiO2-SiO2充分利用了SiO2较大的比表面积和Cu与TiO2之间强的相互作用，Cu与载体之间强的相互作用，使铜具有较好的分散性，催化剂具有较大的比表面积（238m2g-1）、高的催化活性及稳定性6。稀土金属对稳定催化剂的活性组分及提高催化性能有很好的效果。稀土La常作为助剂加入到催化剂中对催化剂的结构、活性起到一定的稳定与加强作用7。左建良7等研究发现，稀土La作为结构性助剂能高度分散在载体上，阻止活性组分铜的流失，提高催化剂的稳定性，并且La的加入能抑制CuO烧结，使CuO保持较好的粒径和较高的分散度，从而保持高活性。刘迎新等3用等体积浸渍法制得的La2O3改性后的Ni/SiO2催化剂通过表征发现，少量的La2O3助剂有利于Ni催化剂中晶粒度变小，促进Ni物种在SiO2载体表面的分散，且La2O3的引入可以使催化剂上易还原NiO的数目大幅度增加，使催化剂的活性增大。稀土氧化物CeO2是多种催化剂优良的助剂，能在多方面调节催化剂的性能，增强载体的热稳定性。王立楠2等研究发现，助剂CeO2的加入能抑制Cu-Ir/SiO2催化剂的粒子烧结，提高催化剂的稳定性。专利8制备的Ni-Cu- Al2O3-SiO2-CeO2-La2O3催化剂中CeO2和La2O3的加入提高了催化剂的活性和热稳定性，此催化剂平均反应温度为474时，SiCl4平均转化率为29%。本研究预期制备Ni-Cu- TiO2-SiO2-CeO2-La2O3催化剂，预计催化剂具有还原温度低、比表面积大、铜的分散度好等特点，从而提高SiCl4冷氢化催化活性。三、参考文献1赵小贞.不同助剂对铜系催化剂加氢的影响D.天津,天津理工大学,2013,3.2王立楠,张雄伟,储伟,杨伟慎,张涛.CeO2修饰SiO2担载Cu-Ir双金属催化剂的研究N.高等学校化学学报,2005,26(8):1507-1511.3刘迎新,张继炎,陈吉祥,魏雄辉.助剂对Ni/SiO2催化剂结构和间二硝基苯加氢性能的影响N.石油学报,2005,21(2):58-62.4卢晗锋,袁泉东,黄海凤,陈银飞,刘化章.共沉淀法制备多孔TiO2-SiO2复合氧化物的结构特点J.材料科学与工程学报,2008,26(5):713-715.5宋华,刘腱森,李锋.Cu-TiO2-SiO2催化剂的制备及糠醛选择加氢活性评价N.化学工业与工程技术.2012,33(2):56-58.6ChaoWen,AnyuanYin,YuanyuanCui,XinliYang,Wei-LinDai,KangnianFan.Enhanced catalytic performance for SiO2TiO2 binary oxide supported Cu-based catalyst in the hydrogenation of dimethyloxalate.Applied Catalysis A:General,2013,458:82-897左建良,黄志威,崔芳,陈静,夏春谷.镧助剂对铜硅催化剂结构及其甘油氢解性能影响研究J.分子催化,2010,24(3):195-20