催化剂活性影响因素的探讨

摘 要：研究了铜的含量和催化剂焙烧温度对铜系催化剂活性的影响。实验结果表明，当Cu含量为60wt%时催化剂的催化活性较高。随着催化剂焙烧温度的增高，催化剂的催化性能逐渐升高，在焙烧温度为500 ℃时，催化剂的催化活性较其他温度焙烧催化剂的活性好。

关键词：铜系催化剂 铜含量 焙烧温度

中图分类号：TQ225.24 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2014）06（c）-0093-01

催化剂在现代化学工业中占有重要地位，几乎有半数以上的化工产品在生产过程里都采用催化剂。据统计，约有80%的化工生产过程使用催化剂，目的是加快反应速率，提高生产效率。

1 催化剂的研究现状

在催化剂的研制方面，可以大致分为三大类。

1.1 贵金属催化剂

贵金属催化剂是近年来发展较快的催化剂，如：钯系和铂系贵金属催化剂。虽然贵金属催化活性较好，受毒物和热的影响小，但是成本过高限制了其广泛应用。

1.2 无铜非贵金属催化剂催化剂

如镍系催化剂，由于镍系催化剂低温时活性不高，所需反应温度过高，当温度低于300 ℃时选择性较差，并且副产物较多。因此，随着Cu系、Pd系、Pt系催化剂的开发应用，Ni系的应用会越来越少，但研究表明，在其他类的催化剂中加入适量的镍，可提高催化剂的反应活性。

1.3 铜系催化剂

铜系催化剂由于低温时就具有良好的催化活性，但铜系催化剂热稳定性较差、易于热烧结且低温选择性较差。当前研究的重点主要是集中在铜系催化剂和贵金属催化剂上。影响催化剂的催化性能的因素很多，如助剂、载体、反应条件（温度、压力）、制备方法及工艺等。

因此，在催化剂的研究方面，一般都是考虑通过加入各种助剂或改变制备方法及工艺、载体等来提高催化剂的活性和稳定性。

2 铜的含量对催化剂活性的影响

在甲醇裂解的铜基催化剂中，Cu提供了催化活性中心，提供活性物种的能力及数量对催化剂的催化性能具有很大影响。为此我们考察了不同的Cu含量对催化剂性能的影响，实验结果见表1。

由表1中所列的数据可以看出，铜的含量不同，对催化剂的催化性能产生很大影响。在250 ℃反应温度下，催化剂的活性随着铜含量的增高而增大，即甲醇的转化率、产氢率随着铜含量的（

3 催化剂焙烧温度对催化剂活性的影响

焙烧温度对催化剂的结构及其性能有很大的影响，为了考察焙烧温度对催化剂性能的影响，我们以Cu60Cr15Ce15Si10作为考察对象，考察其在300～700 ℃范围内焙烧，并测定了其对甲醇裂解反应的活性，表2比较了300 ℃、400 ℃、500 ℃、600 ℃和700 ℃焙烧3 h制备的Cu60Cr15Ce15Si10催化剂的活性评价结果。

由表2可知，焙烧温度不同，所得的催化剂活性不同。焙烧温度为300 ℃时，催化剂的活性较低，在甲醇裂解反应中甲醇转化率和产氢率分别为78.4%和57.3%，这可能由于焙烧温度过低，催化剂不能形成适合于催化反应的结构而不利于反应的进行，或者催化剂上活性相尚未形成。随着焙烧温度的增高，催化剂的催化性能逐渐升高，在焙烧温度为500 ℃时，催化剂的催化活性较其他温度焙烧催化剂的活性好，即甲醇转化率为82.3%，产氢率也较高。但当焙烧温度高于500 ℃时催化剂的催化活性随着焙烧温度的升高而下降，在700 ℃下焙烧，其表现出较差的催化活性，甲醇转化率和产氢率分别下降至72.1%和69.7%。这可能是由于焙烧温度过高，催化剂中的活性组分部分烧结聚集，且生成难以还原的晶相结构，使催化剂的催化活性降低，因此，该催化剂的最佳焙烧温度以500 ℃较为合适。