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zyhou

专家顾问 (文坛精英)

[资源] 给各位做二甲醚合成的朋友

最近，做二甲醚直接合成的朋友有很多！大家可能都尝试了不同的催化剂。

我记得自己也曾在两年之前推荐过范立老师的一篇文章，说的是一种核壳型的二甲醚直接合成催化剂，可以任意调节二甲醚/甲醇的选择性。（一下子找不到链接了，欢迎各位补充）。
我们也重复过，但是由于在事先合成好的CuO-ZnO外面制备一层分子筛膜比较复杂，我们的经验有限，没有成功。加上理论分析：二甲醚的直接合成是一个强放热反应，特别是合成气合成甲醇这一步：2CO +4H2 = CH3OCH3 + CO2 ∆H= -218.3 kJ (250 oC)，如果合成的催化剂CuO-ZnO在里面的话，其热稳定性和寿命会经受巨大的考验。
所以我们改变了一下策略，用商品化的HZSM-5作为核，而在其外面合成一个CuO-ZnO的膜，这样操作简便，同时也可以从理论上将放热剧烈的甲醇合成步骤放在外壳进行：
2CO +4H2 = CH3OCH3 + CO2 ∆H= -218.3 kJ (250 oC)
而在催化剂的内核只发生放热较弱的脱水反应：
2CH3OH = CH3OCH3 + H2O,    ∆H= -10.77 kJ (250 oC)
根据上述设想（是在重复别人的结果没有成功的基础上），制备了另外一种核壳结构的催化剂，如下图：

这种催化剂在采用合成气直接合成二甲醚的反应中具有很高的活性和二甲醚时空产率，在260度，20大气压，6000 H-1条件下，二甲醚的时空产率达到0.76g-DME/G-cat/h，比我们以往的方法制备的催化剂提高了一倍多。在低空速下（<6000 H-1）,一氧化碳的转化率接近热力学平衡。

虽然发表期刊级别有限，但是，我们觉得这是一篇好文章，愿意和大家分享。也请大家多批评指正。

文献全文链接在：http://www.sciencedirect.com/sci ... i/S0016236111008179
http://dx.doi.org/10.1016/j.fuel.2011.12.048,

谢谢各位感兴趣的同学！预祝大家新年好！！应预祝大家在新的一年取得更大的成绩！！！

刚才回答了一个同学的问题，现在转引到本贴中来，也是补充解释这个催化剂的特点的。
在直接合成二甲醚的催化剂中，我们的试验还发现：加氢活性中心与脱水活性中心的混合、接触越紧密，效果就越好！
比如：在普通的混合法制备的催化剂中，加氢组分（Cu-ZnO-MnO）与脱水组分（HZSM-5, HY）的最优重量比为2--4/1, 而在采用核壳型催化剂，这一重量比可以增加到7-10/1。也就是说：脱水剂的效率可以大幅度提高！
参考文献：
采用普通的混合法制备的催化剂：
FUEL  卷: 86 期: 17-18 页: 2707-2713
APPLIED CATALYSIS A-GENERAL  卷: 304 期: 1 页: 49-54
采用沉淀-沉积法制备的催化剂：
ENERGY & FUELS  卷: 22 期: 5 页: 2877-2884
上述采用机械混合、沉淀-沉积方法制备的催化剂中，加氢组分（Cu-ZnO-MnO）与脱水组分（HZSM-5, HY）的最优重量比为2--4/1，即使采用酸量很高的HY分子筛。

而如果采用加氢组分与脱水组分（HZSM-5）混和更加均匀、作用更加紧密的核壳型催化剂，那么它们的最优重量比可以增加为7--10/1，这样一来，由于催化剂中加氢组分的含量增加了、脱水组分的效率提高了，所以催化剂的活性也大幅增加，二甲醚的产率可以提高一倍以上。

[ Last edited by zyhou on 2012-1-14 at 14:33 ]

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