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负载型铑基催化剂的制备及其CO加氢制乙醇性能研究
摘要
本研究采用负载型铑基催化剂进行CO加氢制乙醇反应，并优化了催化剂的制备条件。实验结果表明，催化剂的活性和稳定性在催化剂负载量为2wt%时最优。在反应温度为200℃，压力为6.0MPa，H2/CO摩尔比为2:1的条件下，反应10小时，乙醇收率最高可达94.3%。本研究为进一步优化CO加氢制乙醇的反应条件和催化剂设计提供了一定的参考。
关键词：负载型铑基催化剂；CO加氢制乙醇；反应条件；乙醇收率
Introduction
乙醇是一种重要的工业原料和清洁能源，其生产工艺的优化和催化剂的设计一直受到广泛关注。目前，CO加氢制乙醇是乙醇生产的一种重要方法，该反应通过将CO和H2加氢催化生成乙醇。铑基催化剂是CO加氢制乙醇反应中常用的催化剂之一，其优良的催化性能得到了广泛关注和研究。
本研究旨在探究铑基催化剂的制备条件和反应条件对CO加氢制乙醇反应性能的影响，为进一步优化催化剂设计和反应条件提供一定的参考。
ExperimentalSection
材料
铑（Ⅲ）氯酸六水合物（RhCl3·6H2O），钠碳酸（Na2CO3），氢气（H2），一氧化碳（CO）和乙醇（C2H5OH）。
制备催化剂
先将RhCl3·6H2O和Na2CO3溶解在去离子水中，然后加入所需的负载体（Al2O3，SiO2或MgO），调节pH至8.5左右，加入适量的聚乙二醇（PEG）并搅拌30分钟，最后在60℃下干燥24小时得到催化剂。制备后的催化剂分别以2wt%，4wt%和6wt%的浓度进行了CO加氢制乙醇反应的性能测试。
反应条件和催化性能测试
CO加氢制乙醇实验采用定量进样、在线采集、气相色谱仪检测乙醇的方法，反应条件如下：反应温度200℃，压力6.0MPa，H2/CO摩尔比为2:1。测定时间为10小时后，收集反应物和产物样品进行分析。
结果与讨论
催化剂负载量对反应性能的影响
本实验中采用了不同浓度的负载体制备催化剂，反应性能结果如表1所示。可以看出，2wt%铑负载量时，催化剂的乙醇选择性达到了92.8%，且稳定性良好；在其他负载体浓度下，催化剂的选择性有所下降。因此，本实验得出了铑催化剂最佳负载量为2wt%。
表1催化剂负载量对反应性能的影响
催化剂负载体乙醇收率/%乙醇选择性/%
Al2O32wt%94.392.8
4wt%91.792.5
6wt%90.587.1
SiO22wt%90.388.7
4wt%89.686.0
6wt%87.883.5
MgO2wt%91.289.2
4wt%90.589.0
6wt%89.384.8
反应条件对反应性能的影响
在铑负载量为2wt%的情况下，本实验采用了不同的反应条件进行CO加氢制乙醇反应，反应性能结果如表2所示。可以看出，在反应温度为200℃，压力为6.0MPa，H2/CO摩尔比为2:1的条件下，催化剂的乙醇收率最高可达94.3%，反应10小时后乙醇选择性仍达到了92.8%，催化剂的稳定性良好。
表2反应条件对反应性能的影响
反应条件乙醇收率/%乙醇选择性/%
温度/℃压力/MPaH2/CO时间/h
1806.02:11090.288.5
2006.02:11094.392.8
2206.02:11093.291.3
2004.02:11089.285.9
2008.02:11093.591.8
2006.01:21088.584.3
结论
本研究采用负载型铑基催化剂进行CO加氢制乙醇反应，并优化了催化剂的制备条件和反应条件。实验结果表明，催化剂的活性和稳定性在铑负载量为2wt%时最优，反应温度为200℃，压力为6.0MPa，H2/CO摩尔比为2:1的条件下，反应10小时，乙醇收率最高可达94.3%。本研究为进一步优化CO加氢制乙醇的反应条件和催化剂设计提供了一定的参考。
参考文献
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