介孔锆基复合金属氧化物的合成及其催化转化生物乙醇合成低碳烯烃的应用基础研究

Alternative sources of propylene other than petroleum are of wide interest. The catalytic transformation of bioethanol is a promising avenue for the production of propylene. In this work, a series of Zr-M(M= La, Si, Y, Bi, Cs, Sr, Mg and Zn )mesoporous composite oxide catalysts will be prepared by soft-template and hard-template method. The phase, crystallinity and stability of the Zr-based composite oxide will be well controlled through careful selection of the synthesis and post-treatment processes. The synthesized Zr-based composite oxide will be tested in the conversion of bioethanol to light olefin. The effects of reaction conditions (reaction temperature, pressure and contact time) and the properties of the catalysts on the catalytic performance will be systematically studied. The reaction mechanism will be shed light on by the investigation on the catalyst with high catalytic performance under the optimum reaction condition. This research will provide the experimental and theoretical foundations for the practical production from bioethanol to light olefin.

利用生物乙醇生产乙烯、丙烯等石化基础原料是非化石路线制备低碳烯烃的重要途径，不仅扩大了乙烯和丙烯的来源，而且逐步减弱了对化石资源的过渡依赖。本项目拟开发软模板和硬模板法等新制备路线，设计合成出新型的有序介孔锆基复合金属氧化物催化剂（Zr-M，M=La、Si、Y、Bi、Cs、Sr、Mg和Zn)，优化制备和后处理条件，控制晶相，提高其结晶度和稳定性，实现锆基复合金属氧化物的可控制备；将合成的锆基复合金属氧化物用于生物乙醇向烯烃的催化转化反应，控制生物乙醇到烯烃的催化反应的条件（如反应温度，压力，原料流速等），研究孔道结构、孔径、晶相和结晶度对生物乙醇向低碳烯烃的催化转化反应的催化性能的影响，深入研究催化剂在生物乙醇向烯烃转化的反应机理；筛选出性能优异的催化剂和最适宜的反应条件，为实现生物乙醇制绿色低碳烯烃过程的工业应用奠定实验和理论基础。

利用生物乙醇生产乙烯、丙烯等石化基础原料是非化石路线制备低碳烯烃的重要途径，不仅扩大了乙烯和丙烯的来源，而且逐步减弱了对化石资源的过渡依赖。本项目设计合成出新型的锆基复合金属氧化物催化剂（Zr-M，M=La、Si、Y、Bi、Cs、Sr、Mg和Zn)，优化制备和后处理条件，控制晶相，提高其结晶度和稳定性，实现了锆基复合金属氧化物的可控制备；合成的锆基复合金属氧化物用于生物乙醇向烯烃的催化转化反应，控制生物乙醇到烯烃的催化反应的条件（如反应温度，压力，原料流速等），研究了孔道结构、孔径、晶相和结晶度对生物乙醇向低碳烯烃的催化转化反应的催化性能的影响，深入研究了催化剂在生物乙醇向烯烃转化的反应机理；筛选出了性能优异的催化剂和最适宜的反应条件，其中ZrO2/Y2O3的催化效果对于低碳烯烃最为有利，当Y的含量为3%时，丙烯收率44.0 %，乙烯收率达到31.3 %，该项目为实现生物乙醇制绿色低碳烯烃过程的工业应用奠定实验和理论基础。