Page 162 - 《精细化工》2022年第8期

第 39 卷第 8 期 精 细 化 工 Vol.39, No.8
2022 年 8 月 FINE CHEMICALS Aug. 2022

催化与分离提纯技术
碱土金属对 CuZrO 催化剂上乙醇
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制备酮类化合物性能的影响

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魏 玲 ，曾春阳 ，解红娟 ，武应全
（1. 太原学院 公共实验中心，山西 太原 030032；2. 中国石油和化学工业联合会，北京 100723；3. 中
国科学院山西煤炭化学研究所，煤转化国家重点实验室，山西 太原 030001）
摘要：以碱土金属通过共沉淀法改性 CuZrO 2 催化剂，制得了不同碱土金属改性的 M-CuZrO 2 催化剂（M=Mg、
Ca、Sr 和 Ba），并将其用于催化乙醇一步法制备酮类化合物的反应中。采用 BET、XRD、氢气程序升温还原
（H 2 -TPR）、乙醇程序升温表面反应（乙醇-TPSR）、CO 2 程序升温脱附（CO 2 -TPD）以及 XPS 对催化剂的体相结
构、性质进行了研究。结果表明，以碱土金属 Ba 改性的 Ba-CuZrO 2 催化剂上 Cu 2p 3/2 结合能较高，有利于乙醇分
子中 O—H 键断裂形成乙醛，且该催化剂表面乙醛脱附量最大、中强碱性位（晶格氧）碱性最强，明显促进了缩
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合反应的进行。在 350 ℃、0.1 MPa、N 2 为载气、气时空速（GHSV）为 2000 h 、乙醇进样量为 1.8 mL C 2 H 5 OH /(mL cat ·h)
的条件下，Ba-CuZrO 2 催化剂上乙醇转化率和酮类产物选择性最高，分别为 98.1%和 51.1%，且在 45 h 内具有较好的
催化稳定性。
关键词：碱土金属；CuZrO 2 催化剂；乙醇；酮类化合物；缩合反应；催化技术
中图分类号：O643.36 文献标识码：A 文章编号：1003-5214 (2022) 08-1662-06

Effect of alkaline-earth metals on the catalytic performance of
CuZrO 2 for ketone synthesis from ethanol

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WEI Ling , ZENG Chunyang , XIE Hongjuan , WU Yingquan
（1. Public Experimental Center, Taiyuan University, Taiyuan 030032, Shanxi, China; 2. China Petroleum Chemical
Industry Federation, Beijing 100723,China; 3. State Key Laboratory of Coal Conversion, Institute of Coal Chemistry,
Chinese Academy of Sciences, Taiyuan 030001, Shanxi, China）
Abstract: M-CuZrO 2 catalysts (M=Mg, Ca, Sr and Ba) were prepared by modification of CuZrO 2 catalysts
with different alkaline-earth metals via co-precipitation method, and then employed to catalyze the one-step
synthesis of ketones from ethanol. The structure and properties of catalysts obtained were characterized and
analyzed by BET, XRD, H 2 -TPR,ethanol-TPSR,CO 2 -TPD and XPS. The results showed that Ba-CuZrO 2
catalyst exhibited higher Cu 2p 3/2 electron binding energy, which was in favor of the O—H bond breakage in
ethanol molecules to acetaldehyde formation. Moreover, Ba-CuZrO 2 catalyst displayed largest acetaldehyde
desorption and strongest alkalinity of medium strength alkaline site (lattice oxygen), which demonstrated a
significant promotion effect on the condensation reaction. Under reaction conditions of 350 ℃, 0.1 MPa,
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N 2 as carrier gas, GHSV 2000 h and ethanol feed of 1.8 mL C 2 H 5 OH /(mL cat ·h), catalysis with Ba-CuZrO 2
achieved highest ethanol conversion rate and ketone product selectivity, 98.1% and 51.1% respectively.
Moreover, Ba-CuZrO 2 catalyst maintained stable catalytic activity within 45 h.
Key words: alkaline-earth metals; CuZrO 2 catalyst; ethanol; ketones; condensation reaction; catalysis
technology

收稿日期：2022-04-11; 定用日期：2022-06-08; DOI: 10.13550/j.jxhg.20220335
基金项目：山西省高等学校科技创新项目（2021L577）；山西省自然科学基金（20210302123009）
作者简介：魏 玲（1982—），女，博士，E-mail：weiling0904@126.com。联系人：曾春阳（1983—），男，助理研究员，E-mail：
zengcy@cpcif.org.cn；武应全（1981—），男，助理研究员，E-mail:wuyq@sxicc.ac.cn。