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《担载型moc催化剂的制备及其催化剂加氢转化反应性能研究——学年论文 》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。
1、二氧化碳催化加氢制甲醇研究进展郑健摘要随着全球经济的发展，人类向大气中排放的二氧化碳正对地球生态系统、社会发展、人类健康以及生活质量产生着日益严重的影响，控制二氧化碳排放已成为全球性的战略目标，C02的回收转化利用是重要途径之一。因此，研究开发二氧化碳的有效活化和固定化技术成为C，化学的前沿课题之一，它的实际意义不仅在于能够有效降低CO2排放量，而且能够利用自然界中廉价而丰富的碳资源合成重要的化工产品，“催生”一系列绿色合成工艺，在环境保护、变革、化工原料结构等方面形成良性循环。关键词：催化剂甲醇加氢转化
2、二氧化碳一、二氧化碳的来源及利用1、二氧化碳的来源二氧化碳的来源有：生物的呼吸作用、化石燃料的燃烧、石灰石煅烧制石灰过程等。当然，大量化石燃料的燃烧是空气中二氧化碳的主要来源。在过去的几个世纪，煤、石油、天然气这些富含碳的化石燃料的使用已经使人类的发展拥有了前所未有的繁荣和进步。然而，二氧化碳在大气中的浓度也因此由工业革命以前的280ppm升至2010年的390ppm，并且有专家预测在本世纪末大气中的二氧化碳浓度将会达到570ppm[4]。而这全球性的温室效应将给人类的生活带来巨大的困扰，如气候变暖，土地
3、干旱、沙漠化严重等。1.2二氧化碳的利用以气态、液态和固态等各种形式存在的二氧化碳在工业和国民经济各部门中具有广泛的用途,主要包括物理、化学等应用方式。如图给出了二氧化碳的直接或间接的用途。二氧化碳的物理应用是指利用它的物理性能,如在啤酒、碳酸饮料中的应用;作为惰性气体用于气体保护焊;作为汽车空调制冷剂、空调保鲜剂;作为干冰及研磨清洗;作为灭火器、喷枪等的压力剂;作为固化硬化剂;利用液体、固体二氧化碳的冷量用于食品蔬菜的冷藏、贮运;果蔬的自然降氧、气调保鲜剂,以及超临界二氧化碳萃取等行业。二氧化碳的化学应
4、用主要是利用二氧化碳分子的化学特性,通过化学、光学、电学、生化等转化途径,生产含碳化学品。主要表现在无机和有机精细化学品、高分子材料等的研究应用上。从而在实现二氧化碳固定的同时实现了资源化利用,以下列举了几个二氧化碳的化学利用途径。1.2.1CO2重整CH4制备合成气合成气(H2+CO)是一种重要的化工原料,被誉为“合成工业的基石”。目前主要是通过CH4水蒸气重整的方法制备合成气,见式(1.1)。CH4+H2O→CO+3H2(1.1)该过程在世界各地都得到了广泛的应用,但目前仍然存在催化剂积炭严重,能耗高
5、等问题,同时,该过程所制得的合成气H2/CO摩尔比偏高,不利于合成气的进一步转化。针对近年来CH4一CO2重整反应【见式(1.2)」的研究逐渐升温,这一过程将两种价格低廉的温室气体转化为合成气,兼具环保效益和经济效益。CH4+CO2→2CO+2H2(1.2)1.2.2CO2直接加氢合成甲醇因为能减少二氧化碳的排放,二氧化碳加氢合成甲醇已经引起了很多人的兴趣,与一氧化碳加氢合成甲醇相比,二氧化碳加氢可以在更低温度下获得更高的甲醇选择性,当然这个反应目前还存在很多问题。二氧化碳用在加氢合成甲醇反应中时,氢气的
6、来源是一个基本问题。当考虑二氧化碳释放量时,生产过程中产生的二氧化碳要少于甲醇合成过程中消耗的二氧化碳。传统的甲醇生产是用CO和H2为原料,原料气CO和H2的制取方法,一般用煤、天然气、炼厂气、油田伴生气、汽油和重油等制取,这就都需要消耗宝贵而又有限的化石能源。用丰富的CO2为原料和H2反应来合成甲醇是具开发前景的课题之一。1.2.3由CO2制备碳酸二甲酯在CO2制备碳酸二甲酯(dimethylcarbonate,DMC)这类CO2资源化利用途径中,最具代表性的是CO2与甲醇反应合成碳酸二甲酯,式(1.3
7、)。CO2+2CH3OH→CH3OCOOCH3+H2O(1.3)由于DMC分子中含有甲基、羰基、甲氧基等官能团,可代替光气、氯甲酸甲酯、硫酸二甲酯等作为甲基化试剂使用;而且其毒性很低,将其用于合成工业能够大大地提高相关过程的绿色化程度。除用于合成化学品外,DMC还可以用于涂料、燃料添加剂以及表面活性剂等,其用途相当广泛。1.2.4CO2与环氧化合物合成环状碳酸酯环状碳酸酯(cycliccarbonate)主要用于聚合物单体、电解液以及制药工业等方面,同时还是一种重要的医药中间体,具有较高的工业附加值。CO
8、2与环氧化物合成环状碳酸酯的反应被认为是目前最为成功的CO2资源化利用途径之一,该过程已经实现了工业化生产。1.2.5微藻固定CO2制备生物燃料目前,CO2的固定主要是通过物理吸收法,吸收后的CO2通过陆上或海洋封存的方式与大气隔离。但是这种方法存在着很多的缺点,如空间要求高、潜在的CO2泄露危险以及目前尚不得知的环境负面效应等。就地球的整体碳循环过程而言,地球上最符合自然界规律的减排方式是通过生物的方法固定CO2。近年来研究
