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合成气(H2 +CO)可从煤炭、天然气、页岩气、生物质乃至有机垃圾等含碳物质中制取,是C1化学的起始原料和中间产物,在化学工业中具有极为重要的地位。由于低碳醇不仅可作为高附加值化工原料,而且还可以作为替代燃料和油品添加剂,因此,转化合成气制取低碳醇(C2+-OH)是C1化学中的重要课题之一。过去几十年来,为提高CO转化率和醇的收率,人们在催化剂设计、制备、组成和结构等方面积累了许多有意义的经验和见解,但仍然存在不少科学问题亟待解决,其中最为突出的问题包括:催化剂对低碳醇的选择性和产率较低,容易烧结失活。大量的研究工作表明,采用具有合适酸碱性载体,将改变催化活性物种和载体之间的相互作用,在一定程度上影响反应物的吸脱附性能、催化剂的还原性能以及活性物种的分散度等,进而改善催化剂性能。本学位论文以合成气制低碳醇为目标反应,制备了氮掺杂碳纳米管(N-CNTs)载体,进而制备氮掺杂碳纳米管负载型铜铁催化剂xCu-Fem/yN-CNT(x和y分别为金属总负载量和N含量质量百分数,n和m所表示Cu和Fe的原子比),考察N物种的引入对催化剂性能的影响,并对催化剂的活性与结构进行关联,探讨N的促进作用本质。采用胺化焙烧法成功制备了一系列不同N含量的N-CNTs载体,通过共浸渍的方法制备了一系列Cu-Fe/N-CNTs催化剂。结果表明,CNTs用浓HN03处理后再与三聚氰胺混合焙烧,所制备的Cu-Fe/N-CNTs催化剂与Cu-Fe/CNTs相比有较好的合成气制低碳醇催化活性。通过优化实验,确定催化剂最优还原温度为400℃,最佳反应条件为:P = 2.0 MPa,T=220℃,GHSV = 6000mLg-1h-1,n(H2)/n(CO)= 2。在最优评价条件下,不同N含量的Cu-Fe/N-CNTs催化剂上合成气制低碳醇性能随着N含量的增加而呈现火山型的变化,其中15Cu1-Fe1/1.3N-CNTs催化剂表现出最佳的催化性能,即:CO转化率20.9%,总醇和C2+-OH选择性分别为27.2%和68.8%;进一步对催化剂进行了稳定性考察,发现催化剂活性在前40 h有缓慢降低,随后趋于稳定,反应300h后,CO转化率和C2+-OH选择性保持不变。对催化剂的表征研究结果表明,N的引入可改变CNTs载体的电子性质和表面结构。一方面,N物种可增强载体表面的碱性,促进CO在催化剂表面的非解离吸附;另一方面,N可以向金属反馈电子,增强金属与载体之间的相互作用,并促进CO的解离吸附。这些作用均有利于合成气制低碳醇反应中醇产物的生成。因此,CNTs中引入适量N物种,有利于Cu-Fe/N-CNTs催化剂上合成气制低碳醇的催化作用。