铈改性铜硅催化剂催化草酸二甲酯加氢制取乙二醇研究的任务书.docx

铈改性铜硅催化剂催化草酸二甲酯加氢制取乙二醇研究的任务书
一、研究背景
乙二醇是一种广泛应用于化工业中的化合物，它是聚酯纤维、溶剂、塑料和反应剂等的重要原料。当前，乙二醇生产主要由石油提炼的合成气中的一氧化碳和氢气反应制得。然而，传统的生产方法存在着能源消耗高、废气污染等问题。因此，探索一种高效、环保、低成本的合成乙二醇的新方法具有重要意义。
草酸二甲酯加氢制取乙二醇是一种新兴的合成乙二醇方法。该方法通过催化剂的作用，将草酸二甲酯加氢成为乙二醇。与传统方法相比，它具有能源消耗低、反应条件温和、产品纯度高等优点。当前，针对这种方法的催化剂研究较为活跃，其中铈改性铜硅催化剂具有良好的催化效果，因此本研究选定铈改性铜硅催化剂为研究对象。
二、研究目的和意义
本研究旨在探索铈改性铜硅催化剂在草酸二甲酯加氢制取乙二醇反应中的催化性能，并对其反应机理进行探究，从而为绿色合成乙二醇提供新思路和新方法。
具体目的如下：
1.合成铈改性铜硅催化剂，并对其进行表征。
2.通过草酸二甲酯加氢反应反应器的搭建和反应条件的调控，考察铈改性铜硅催化剂在该反应中的催化效果。
3.对反应产物进行分析、测定和表征，确定反应产物的组成及质量分数。
4.对反应机理进行分析和探究，深入了解铈改性铜硅催化剂的催化性能及其在草酸二甲酯加氢反应中的作用机制。
5.对研究结果进行总结和分析，提出改进和优化的建议，为乙二醇合成方法的研究提供依据。
三、研究内容和方法
1.合成铈改性铜硅催化剂
选用铜硅作为载体，采用共沉淀法制备出未改性铜硅催化剂。然后以不同质量分数的铈硝酸为铈源，通过共浸渍法制备出铈改性铜硅催化剂。利用XRD、TEM、BET、TPD等表征技术对铈改性铜硅催化剂进行表征。
2.草酸二甲酯加氢反应反应器的搭建和反应条件的调控
利用自制的密闭式加氢反应器，搭建草酸二甲酯加氢反应系统。采用H2和Ar混合气体作为还原气氛，以草酸二甲酯为反应原料，在不同温度、压力、催化剂质量分数等条件下开展反应实验。利用质谱、气相色谱等技术对反应过程进行监测和分析。
3.反应产物的分析、测定和表征
通过气相色谱、质谱、核磁共振等方法对反应产物进行定性和定量分析，并利用物理性能测试方法进行产物的表征和分析。
4.反应机理的分析和探究
通过表征实验、反应动力学研究、理论计算等手段，深入了解铈改性铜硅催化剂在草酸二甲酯加氢反应中的作用机制。同时，结合反应产物的分析结果，分析催化剂在反应中发挥的作用。
5.结果分析和总结
综合研究结果，对铈改性铜硅催化剂在草酸二甲酯加氢反应中的催化性能和作用机理进行分析和总结，并提出进一步研究的建议和意见。
四、研究计划和时间表
1.装备调试和实验室建设：1个月。
2.铈改性铜硅催化剂的合成和表征：2个月。
3.反应器搭建、条件调控和实验结果的分析：3个月。
4.反应产物分析、测定和表征：2个月。
5.反应机理的分析和深入研究：2个月。
6.结果分析和总结，提出建议和意见：1个月。
总计：11个月。
五、预期成果和创新点
预期成果：
1.成功合成铈改性铜硅催化剂，对催化剂进行表征，并确定其催化剂特性。
2.成功探究铈改性铜硅催化剂在草酸二甲酯加氢反应中的催化性能，并分析反应机理。
3.确定反应产物的组成和质量分数，提高了草酸二甲酯加氢制取乙二醇的反应效率。
4.基于铈改性铜硅催化剂的优异催化性能，为绿色合成乙二醇提供了新方法，具有重要的应用价值。
创新点：
1.选用铈改性铜硅催化剂作为研究对象，探究其在草酸二甲酯加氢制取乙二醇反应中的催化效果和反应机理，这一方面具有一定的创新性。
2.结合实验和理论计算手段，从反应机理角度分析铈改性铜硅催化剂的作用机制，对反应过程进行深入研究，提出了新的理论和观点。
3.在乙二醇新材料的研发方向中，提出了绿色合成乙二醇的新思路和新方法，具有一定的创新意义。