山西煤化所實現甲醇高效製氫

根據北極星儲能網消息，銅基催化劑因其具有低成本和催化選擇性高的優勢
，在許多重要的化工過程中有著廣泛的應用，如合成甲醇、水煤氣變換、草酸二甲酯加氫、甲醇製氫等。然而
，催化劑的失活現象在銅基催化劑上表現的尤為突出
，這主要是由於銅的Hüttig temperature低
，熱穩定性差
，導致Cu在反應過程中易聚集長大，造成銅的分散度下降、bibiaomianjijiangdi。zhezhongyishaojiechangdadexingweishitongjicuihuajijuyoudegongxing，yinciruhetigaotongjicuihuajidewendingxingshiyizhiyilaiyanjiudeguanjianwenti。tongjicuihuajibujinyishihuo
，erqieyintongshaojiechangdadaozhishihuodecuihuajinanyizaishengzhongfushiyong。

近年來
，中科院山西煤化所高誌賢研究員團隊針對銅易於燒結的特性

，提出“緩釋催化”的新概念
，即在反應前不進行預還原處理，活性銅在反應過程中逐漸釋放的催化過程。基於緩釋催化技術，以銅鋁尖晶石(CuAl2O4)為催化劑，應用於甲醇水蒸氣重整製氫反應，大幅度提高了催化性能
，實現了甲醇高效製氫(Angew. Chem. Int. Ed. 2014, 53, 11886)。gaicuihuajiyiqingyanghuatongheniboshuilvshiweiyuanliao，tongguoguxiangfahecheng
，zhibeiguochenglvsehuanbao。weiraotonglvjianjingshidehuanshicuihua
，gaituanduijieheshiyantansuoyulilunjisuan
，duitonglvjianjingshidezhibeihuaxueyijitonglvjianjingshidejiegou


、還原性能
、表麵性質等對其緩釋催化性能的影響進行了深入研究，深化了對銅鋁尖晶石緩釋催化的認識，部分研究結果已發表(J. Fuel Chem. Technol., 2017, 45, 1481; Catal. Sci. Technol., 2017, 7, 5069)。

CuAlO2催化劑的再生技術路線

近日，該團隊在“緩釋催化”研究上取得了新的進展，一方麵以第二組分Ni對CuAl2O4進行改性，進一步提高了CuAl2O4的緩釋催化性能；另一方麵，以具有層狀結構的偏鋁酸銅(CuAlO2)為催化劑
，基於緩釋催化技術
，實現了銅基催化劑的可再生重複使用。具體研究結果如下：

采用第二組分Ni對CuAl2O4進行改性，通過合成控製使Ni進入尖晶石骨架
，調變CuAl2O4的還原性能和表麵性質，從而進一步提高了CuAl2O4對甲醇製氫反應的緩釋催化性能。其主要作用機製包括三點：①Ni改性減緩了銅的還原速率；②Ni改性調變了催化劑表麵銅的配位分布，形成了更多的八麵體尖晶石銅
；③銅緩釋後形成的缺陷尖晶石(CuaNib□cAldO4)對還原的銅具有較高的穩定作用。在最優組成的催化劑上
，實現了2000h連續穩定的運行。近期，該研究結果發表在ChemCatChem期刊上(2018,https://doi.org/10.1002/cc tc.201801472)。gaicuihuatixizaijiachunzhiqingyijiyijiachunzuoweichuqingfenziyingyongyufenbushijiaqingzhanlingyubiaoxianchujiaohaodeyingyongqianjing
，muqianzhengzaichouhuacuihuajidezhongshifangdayutuiguangyingyong。

偏鋁酸銅(CuAlO2)是一種具有層狀結構的材料
，銅以一價的形式存在，具有較高的還原溫度(>650℃)。以固相法合成的CuAlO2為(wei)催(cui)化(hua)劑(ji)，通(tong)過(guo)緩(huan)釋(shi)催(cui)化(hua)技(ji)術(shu)
，應(ying)用(yong)於(yu)甲(jia)醇(chun)水(shui)蒸(zheng)氣(qi)重(zhong)整(zheng)製(zhi)氫(qing)反(fan)應(ying)，不(bu)僅(jin)提(ti)高(gao)了(le)催(cui)化(hua)劑(ji)的(de)穩(wen)定(ding)性(xing)，而(er)且(qie)實(shi)現(xian)了(le)銅(tong)基(ji)催(cui)化(hua)劑(ji)的(de)再(zai)生(sheng)重(zhong)複(fu)使(shi)用(yong)。再(zai)生(sheng)過(guo)程(cheng)簡(jian)單(dan)易(yi)實(shi)現(xian)，即(ji)對(dui)反(fan)應(ying)後(hou)的(de)催(cui)化(hua)劑(ji)(反應時間大於1000h)先在Air氣氛下500℃氧化，隨後在N2氣氛下熱處理(熱處理溫度與催化劑的合成溫度相同)。該研究結果為研究開發具有較好再生性能的銅基催化劑體係提供了新的思路，於近期發表在Chemical Communications期刊上(2018, 54, 12242.http://dx.doi.org/10.1039/C8CC06600K)