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利用CO2资源化学转化合成甲醇与乙二醇高值化学品,对能源、环境和经济具有重要意义。而CO2分子的热力学稳定性好和动力学惰性特点导致了 CO2直接加氢转化路线存在反应条件要求高、催化剂活性低等问题。目前工业上已实现CO2与环氧乙烷生产碳酸乙烯酯,通过CO2经碳酸乙烯酯(EC)氢解制备甲醇/乙二醇路线可实现高效间接利用CO2,且具有很大应用潜力。目前该路线的催化体系主要集中于价格低廉且有一定研究进展的铜基催化体系,但铜基催化剂仍存在活性偏低、易团聚失活等问题,所以本论文的研究重点在于发展碳酸乙烯酯加氢联产甲醇与乙二醇路线的高效稳定铜基催化体系。通过在制备过程中引入第二种金属Au、添加β-环糊精对铜基催化剂进行改性,进一步系统地进行了催化剂的表征分析、催化性能评价、反应条件影响考察、催化剂稳定性、构效关系分析和催化机理等研究工作。本论文的主要研究结果与结论归结如下:1.针对碳酸乙烯酯加氢反应,采用一步蒸氨发成功制备了Cu-Au/SBA-15双金属催化剂。通过系统表征与性能评价,发现了适量的金有助于催化剂表面具有合适的Cu+/(Cu0+Cu+)比例,从而提升催化性能,确定了 Cu-Au双金属催化剂性能提升归因于铜金合金纳米颗粒和催化剂表面Cu+与Cu0的协同作用;同时提出了 Au提升了 Cu0解离H2的能力、Cu+物种吸附碳酸乙烯酯的羰基的催化机理。对反应条件进行了影响考察,10Cu-1Au/SBA-15催化剂在 473 K、5MPa氢气、10mmolEC、0.176g催化剂、20mLTHF、反应时间3h最优条件下,甲醇选择性为70.9%,乙二醇选择性为99.9%,且相应的催化活性可达1628mgEC·gcat-cat-1·h-1。与单金属1OCu/SBA-15催化剂相比,10Cu-1Au/SBA-15双金属催化剂在重复使用过程中表现出更好的稳定性能,通过X-射线衍射、线扫描、透射电镜等分析发现了铜金合金纳米颗粒的形成有利于延缓铜物种的聚集。2.针对碳酸乙烯酯加氢反应,开发了多羟基β-环糊精修饰Cu/Si02稳定催化体系。通过N2吸脱附、N20滴定、TEM、XAES等系统表征分析,发现了 β-环糊精的引入可有效调控催化剂的结构和催化剂表面不同价态的活性铜物种的分布。催化剂性能评价结果表明5β-25%Cu/Si02具有较优的催化活性,乙二醇选择性为98.8%,甲醇选择性为71.6%,且相应的催化活性可达1178 mgEC·gcat-1·h-1。同时开展了催化剂表面Cu+/(Cu0+Cu+)比例与催化性能的关系研究,推测催化剂高活性的原因在于Cu0与Cu+物种协同催化作用与合适的Cu+/(Cu0+Cu+)比例。基于催化剂稳定性实验研究结果,发现5β-25%Cu/Si02具有良好的稳定性,且使用前后催化剂的颗粒尺寸、晶型结构和铜物种分布几乎未发生明显变化;研究发现β-环糊精在惰性气体中煅烧形成的积碳有效抑制活性铜物种的团聚,起到了稳定活性铜组分的作用。针对该加氢反应,结合密度泛函理论计算,进一步明确了Cu0促进氢气解离、Cu+吸附活化碳酸乙烯酯分子中酯羰基的反应机理。