大学生创新计划结题汇报.ppt

CeO2纳米催化剂的制备及催化合成碳酸二甲酯的研究,结题汇报,汇报人：李静指导老师：崔子祥汇报时间：2015.05.27,我们的团队,目录,研究背景,研究目的,研究内容,后期计划,药物合成上的应用,作为添加剂使用,合成新化学品,碳酸二甲酯（DMC）,替代有毒物质合成中间体,点击添加文本,国外,研究背景,“绿色化学品”碳酸二甲酯（DMC）是一种重要的化工中间体，特别是近年来发现DMC可以作为汽油、柴油的含氧添加剂取代甲基叔丁基醚的使用，使其具有更加广泛的应用前景。二氧化碳的大量排放带来了严重的全球性环境问题，对其进行资源化利用一直都是研究者关注的焦点。从CO2出发合成DMC工艺的研究，不仅可得到高附加值的化工产品，而且将CO2作为一种可循环利用的碳资源，对改善生态环境也具有重要意义.,光气法,光气剧毒、副产物HCl腐蚀严重,酯交换法,副产物占总产品比重大,甲醇氧化羰基法,反应组分易爆炸，有副产物生成,CO2、甲醇直接合成法,原料易得，成本低原子经济性高，环保,合成碳酸二甲酯的方法,因此，要使反应顺利进行，首先要对CO2进行必要的活化，选择合适的催化剂降低反应的活化能。,研究目的,利用CO2、甲醇直接合成法合成碳酸二甲酯反应中，由于CO2具有很高的化学惰性，该反应并不容易进行。,CO2和甲醇直接合成DMC反应中2CH3OH(l)+CO2(g)DMC(l)+H2O(l),据文献热力学数据,该反应为放热反应，吉布斯自由能为正值，对合成DMC不利。,CeO2的晶胞结构,该晶体结构为立方萤石型结构。铈的氧化还原电位为+1.74，易在三价态（Ce3+）和四价态（Ce4+）之间变化，这种结构特点使得CeO2具有优良的储放氧功能及高温快速氧空位扩散能力，从而被广泛用于氧化还原反应中。同时，还是稀土氧化物中活性最高的氧化物催化剂，因此，在许多研究中CeO2可作为催化剂提高反应活性。,选择合适的催化剂,UNIVERSITYLOGOHERE,催化剂的表征,合成碳酸二甲酯,不同方法制备CeO2纳米催化剂,研究内容,UNIVERSITYLOGOHERE,水热合成法,直接焙烧法,快速氧化法,UNIVERSITYLOGOHERE,实验方案,取Ce(NO3)36H2O约3.0g，置于100mL的烧杯中，加50mL的蒸馏后搅拌溶解。(2)同时向另一200mL烧杯中加入约1.8g的CTAB，用50mL蒸馏水溶解，在不断搅拌下加入2mL氨水。(3)待搅拌均匀后，将Ce(NO3)3溶液倒入含有CTAB与氨水的烧杯中(4)将紫色悬浊液转移至水热合成釜中（容量：200mL，内衬：聚四氟乙烯）待搅拌均匀后，加入蒸馏水至175mL。(5)将反应釜拧紧后放入烘箱中100水热1天或6天。(6)待自然冷却后，取出反应釜，打开后用倾析法倒去上清液，将剩下的产品置于蒸发皿中，放入80的烘箱中烘12小时。(7)时间到后取出，直接放入马弗炉中500焙烧2h。(8)最后取出产品，待冷却后用玛瑙研钵研磨后制得二氧化铈纳米粉末备用。,称取约3.15g的Ce(NO3)36H2O，放入25mL坩埚中。(2)马弗炉中650-850中焙烧2小时。(3)最后取出产品，待冷却后用玛瑙研钵研磨后制得二氧化铈纳米粉末备用。,UNIVERSITYLOGOHERE,12,反应方程,2CH3OH+CO2CH3-OC=OCH3-O,称取0.50g催化剂放入反应釜（100mL）中，量取35mL甲醇置于釜内，盖上高压釜釜盖并拧紧。通入CO2吹扫，排净空气后一次性通入CO2到指定压力。最后在恒温磁力搅拌器上反应，反应温度为140，搅拌速度600r/min，反应压力6.5MPa，反应时间3h.反应完毕后待反应釜体温度降至室温后，卸压打开釜盖.取上层清液10mL，量取40.0L的异丁醇注入到上层清液中,超声震荡5min，静置，取上层清液进行气相色谱分析。,实验方案,CO2和甲醇合成碳酸二甲酯,UNIVERSITYLOGOHERE,不同制备方法对DMC产率的影响,UNIVERSITYLOGOHERE,TPD,催化剂的表征,UNIVERSITYLOGOHERE,Ce()/Ce(),不同方法制备的氧化铈XRD图,不同方法制备出的纳米二氧化铈粒径,不同制备方法制备的纳米CeO2XRD谱图分析,UNIVERSITYLOGOHERE,Ce()/Ce(),直接焙烧法,c,快速氧化法,水热倾倒法,水热滴加法,直接焙烧法制备出的纳米二氧化铈结构中出现针状结构而其他则都是纳米颗粒。水热滴加法制备出的纳米颗粒粒径和形貌较为均一。,不同制备方法制备的纳米CeO2TEM电镜分析,不同制备方法对DMC产率的影响,不同制备方法的纳米二氧化铈的XPS谱图结果分析,可以近似认为Ce()/Ce()的值越大，催化效果越好。但在直接焙烧和水热倾倒法中出现反常，在接下来的TPD吸附图中进一步分析其