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目前全球环境问题日益严峻，人类对可持续能源技术的需求也更加迫切。将CH4和CO2转换成高附加值的产品，有助于降低碳排放以及解决化石燃料紧缺问题。因此，本课题组将储量丰富的CH4资源与温室气体CO2相结合，提出一条CH4与CO2直接合成乙酸的新路径。乙酸是化工行业的一种重要原料，将CH4和CO2直接转化为乙酸是一个100%原子经济的反应，然而该反应的热力学性质不利（△G＞0）。在这一转化路径中，关键是要将反应过程拆分成两步，这样就可以绕过直接合成乙酸的热力学限制。本课题组前期通过理论模拟计算和实验分析，基本确定了CH4-CO2两步梯阶转化生成乙酸的反应机理、催化体系以及工艺流程，为后期深入探究奠定了良好基础。
针对目前利用溶胶凝胶法以及浸渍法所制备的Co-Pd/TiO2催化剂，比表面积较小，双金属间距离不可控等缺点，本论文以提高催化剂比表面积和探究双金属协同作用为目的，重点研究了载体结构、单金属及合金对催化剂活性的影响。分别选用了TiO2纳米管和MgAl-LDH为载体，活性金属均为Co、Pd，制备方法分别采用浸渍法和离子交换法，在本课题组自主研制的双管固定床步阶反应器上进行评价。通过XRD、NH3-TPD-MS、N2-吸附测试、TEM和XPS等表征手段对催化剂进行了分析，得出下列结论：
1.MgAl-LDH和TiO2纳米管，都存在限域效应，但管状结构负载活性组分后，会造成孔道堵塞，阻碍气体的脱附和扩散；而片层状的MgAl-LDH，不仅可以利用层间的限域效应控制金属纳米颗粒的生长，而且有利于气体的流动，具有较高的催化剂活性。
2.催化剂单位比表面积上的中强酸量较多时，有利于乙酸的生成。以TiO2纳米管为载体时，制备载体的水热时间越长，催化剂单位比表面积上的中强酸量越小，进而导致乙酸产率随载体水热时间的延长而下降。不同的金属负载在MgAl-LDH上时，催化剂的酸性位不同，引入Pd会使催化剂单位比表面积上的中强酸量较多，引入Co会使催化剂的产生更强的酸位，降低催化剂单位比表面积上的中强酸量，因此Pd/LDH催化剂的乙酸收率较高。
3.钛酸纳米管经过多次反复的酸洗，焙烧后可以得到锐钛矿型的TiO2纳米管，将TiO2纳米管作为载体，有利于催化该反应形成乙醇。
4.以MgAl-LDH为载体所制备的催化剂，产物乙酸的时空收率由高到低排列为：Pd/LDH＞CoPd/LDH＞Co-Pd/LDH＞Co/LDH，单金属Pd具有同时催化CH4和CO2的能力，引入Co会降低催化剂的催化活性。
目前全球环境问题日益严峻，人类对可持续能源技术的需求也更加迫切。将CH4和CO2转换成高附加值的产品，有助于降低碳排放以及解决化石燃料紧缺问题。因此，本课题组将储量丰富的CH4资源与温室气体CO2相结合，提出一条CH4与CO2直接合成乙酸的新路径。乙酸是化工行业的一种重要原料，将CH4和CO2直接转化为乙酸是一个100%原子经济的反应，然而该反应的热力学性质不利（△G＞0）。在这一转化路径中，关键是要将反应过程拆分成两步，这样就可以绕过直接合成乙酸的热力学限制。本课题组前期通过理论模拟计算和实验分析，基本确定了CH4-CO2两步梯阶转化生成乙酸的反应机理、催化体系以及工艺流程，为后期深入探究奠定了良好基础。
针对目前利用溶胶凝胶法以及浸渍法所制备的Co-Pd/TiO2催化剂，比表面积较小，双金属间距离不可控等缺点，本论文以提高催化剂比表面积和探究双金属协同作用为目的，重点研究了载体结构、单金属及合金对催化剂活性的影响。分别选用了TiO2纳米管和MgAl-LDH为载体，活性金属均为Co、Pd，制备方法分别采用浸渍法和离子交换法，在本课题组自主研制的双管固定床步阶反应器上进行评价。通过XRD、NH3-TPD-MS、N2-吸附测试、TEM和XPS等表征手段对催化剂进行了分析，得出下列结论：
1.MgAl-LDH和TiO2纳米管，都存在限域效应，但管状结构负载活性组分后，会造成孔道堵塞，阻碍气体的脱附和扩散；而片层状的MgAl-LDH，不仅可以利用层间的限域效应控制金属纳米颗粒的生长，而且有利于气体的流动，具有较高的催化剂活性。
2.催化剂单位比表面积上的中强酸量较多时，有利于乙酸的生成。以TiO2纳米管为载体时，制备载体的水热时间越长，催化剂单位比表面积上的中强酸量越小，进而导致乙酸产率随载体水热时间的延长而下降。不同的金属负载在MgAl-LDH上时，催化剂的酸性位不同，引入Pd会使催化剂单位比表面积上的中强酸量较多，引入Co会使催化剂的产生更强的酸位，降低催化剂单位比表面积上的中强酸量，因此Pd/LDH催化剂的乙酸收率较高。
3.钛酸纳米管经过多次反复的酸洗，焙烧后可以得到锐钛矿型的TiO2纳米管，将TiO2纳米管作为载体，有利于催化该反应形成乙醇。
4.以MgAl-LDH为载体所制备的催化剂，产物乙酸的时空收率由高到低排列为：Pd/LDH＞CoPd/LDH＞Co-Pd/LDH＞Co/LDH，单金属Pd具有同时催化CH4和CO2的能力，引入Co会降低催化剂的催化活性。
针对目前利用溶胶凝胶法以及浸渍法所制备的Co-Pd/TiO2催化剂，比表面积较小，双金属间距离不可控等缺点，本论文以提高催化剂比表面积和探究双金属协同作用为目的，重点研究了载体结构、单金属及合金对催化剂活性的影响。分别选用了TiO2纳米管和MgAl-LDH为载体，活性金属均为Co、Pd，制备方法分别采用浸渍法和离子交换法，在本课题组自主研制的双管固定床步阶反应器上进行评价。通过XRD、NH3-TPD-MS、N2-吸附测试、TEM和XPS等表征手段对催化剂进行了分析，得出下列结论：
1.MgAl-LDH和TiO2纳米管，都存在限域效应，但管状结构负载活性组分后，会造成孔道堵塞，阻碍气体的脱附和扩散；而片层状的MgAl-LDH，不仅可以利用层间的限域效应控制金属纳米颗粒的生长，而且有利于气体的流动，具有较高的催化剂活性。
2.催化剂单位比表面积上的中强酸量较多时，有利于乙酸的生成。以TiO2纳米管为载体时，制备载体的水热时间越长，催化剂单位比表面积上的中强酸量越小，进而导致乙酸产率随载体水热时间的延长而下降。不同的金属负载在MgAl-LDH上时，催化剂的酸性位不同，引入Pd会使催化剂单位比表面积上的中强酸量较多，引入Co会使催化剂的产生更强的酸位，降低催化剂单位比表面积上的中强酸量，因此Pd/LDH催化剂的乙酸收率较高。
3.钛酸纳米管经过多次反复的酸洗，焙烧后可以得到锐钛矿型的TiO2纳米管，将TiO2纳米管作为载体，有利于催化该反应形成乙醇。
4.以MgAl-LDH为载体所制备的催化剂，产物乙酸的时空收率由高到低排列为：Pd/LDH＞CoPd/LDH＞Co-Pd/LDH＞Co/LDH，单金属Pd具有同时催化CH4和CO2的能力，引入Co会降低催化剂的催化活性。
目前全球环境问题日益严峻，人类对可持续能源技术的需求也更加迫切。将CH4和CO2转换成高附加值的产品，有助于降低碳排放以及解决化石燃料紧缺问题。因此，本课题组将储量丰富的CH4资源与温室气体CO2相结合，提出一条CH4与CO2直接合成乙酸的新路径。乙酸是化工行业的一种重要原料，将CH4和CO2直接转化为乙酸是一个100%原子经济的反应，然而该反应的热力学性质不利（△G＞0）。在这一转化路径中，关键是要将反应过程拆分成两步，这样就可以绕过直接合成乙酸的热力学限制。本课题组前期通过理论模拟计算和实验分析，基本确定了CH4-CO2两步梯阶转化生成乙酸的反应机理、催化体系以及工艺流程，为后期深入探究奠定了良好基础。
针对目前利用溶胶凝胶法以及浸渍法所制备的Co-Pd/TiO2催化剂，比表面积较小，双金属间距离不可控等缺点，本论文以提高催化剂比表面积和探究双金属协同作用为目的，重点研究了载体结构、单金属及合金对催化剂活性的影响。分别选用了TiO2纳米管和MgAl-LDH为载体，活性金属均为Co、Pd，制备方法分别采用浸渍法和离子交换法，在本课题组自主研制的双管固定床步阶反应器上进行评价。通过XRD、NH3-TPD-MS、N2-吸附测试、TEM和XPS等表征手段对催化剂进行了分析，得出下列结论：
1.MgAl-LDH和TiO2纳米管，都存在限域效应，但管状结构负载活性组分后，会造成孔道堵塞，阻碍气体的脱附和扩散；而片层状的MgAl-LDH，不仅可以利用层间的限域效应控制金属纳米颗粒的生长，而且有利于气体的流动，具有较高的催化剂活性。
2.催化剂单位比表面积上的中强酸量较多时，有利于乙酸的生成。以TiO2纳米管为载体时，制备载体的水热时间越长，催化剂单位比表面积上的中强酸量越小，进而导致乙酸产率随载体水热时间的延长而下降。不同的金属负载在MgAl-LDH上时，催化剂的酸性位不同，引入Pd会使催化剂单位比表面积上的中强酸量较多，引入Co会使催化剂的产生更强的酸位，降低催化剂单位比表面积上的中强酸量，因此Pd/LDH催化剂的乙酸收率较高。
3.钛酸纳米管经过多次反复的酸洗，焙烧后可以得到锐钛矿型的TiO2纳米管，将TiO2纳米管作为载体，有利于催化该反应形成乙醇。
4.以MgAl-LDH为载体所制备的催化剂，产物乙酸的时空收率由高到低排列为：Pd/LDH＞CoPd/LDH＞Co-Pd/LDH＞Co/LDH，单金属Pd具有同时催化CH4和CO2的能力，引入Co会降低催化剂的催化活性。