草酸酯加氢制乙醇铜基催化剂结构与价态调控研究

项目名称： 草酸酯加氢制乙醇铜基催化剂结构与价态调控研究

项目编号： No.21276186

项目类型： 面上项目

立项/批准年度： 2013

项目学科： 化学工业

项目作者： 赵玉军

作者单位： 天津大学

项目金额： 78万元

中文摘要： 针对我国目前的资源结构现状，开发合成气生产乙醇的新路线，对于缓解我国乙醇生产对粮食的依赖性具有重要的战略意义。采用合成气经草酸酯加氢制乙醇工艺能够高选择性的制取乙醇，且操作条件温和，绿色高效，是一条具有明显优势的乙醇生产路线。前期研究表明，高分散的铜基催化剂对草酸酯加氢制乙醇具有独特的优势。本项目通过对草酸酯加氢制乙醇铜基催化剂活性中心的确定，研究不同价态铜在草酸酯加氢制乙醇反应中的催化作用原理；通过催化剂物化结构对价态分布规律的影响机制的研究，实现铜基催化剂结构与价态可控制备；采用原位实验及DFT模拟的方法对活性中心在反应过程中存在状态，以及不同价态铜在草酸酯加氢反应中的贡献进行量化研究；利用稀土元素助剂的电子效应对催化剂中铜的价态分布进行调控，为高性能草酸酯加氢制乙醇铜基催化剂的制备提供理论指导。

中文关键词： 铜催化剂；酯；加氢；硅酸铜；构效关系

英文摘要： The development of new technologies for ethanol synthesis from syngas is of a strategic significance. Chemoselective synthesis of ethanol from syngas via dimethyl oxalate hydrogenation possesses several advantages due to its higher efficiency and mild reaction conditions. Preliminary investigations have revealed that highly dispersed copper nanoparticles supported on silica are efficient for the hydrogenation of dimethyl oxalate to ethanol. We propose to explore the active site of the copper-based catalyst for the hydrogenation and understand the effect of valence states of copper on the catalytic performance. The method to control the structure and valance state of copper species will be subsequently investigated. In situ experiments and DFT simulations are adopted to make clear of the copper valence state changes during the reaction. A quantitative investigation will be done to the valance state and its effect on the hydrogenation. Finally, the catalyst will be doped with rare earth elements to tunig the chemical state of copper.

英文关键词： copper catalyst；ester；hydrogenation；copper phyllosilicate；structure-activity relationship