负载型Ir-Fe催化剂的巴豆醛加氢性能的研究

发布时间：2017-10-30 10:30

  本文关键词：负载型Ir-Fe催化剂的巴豆醛加氢性能的研究

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【摘要】：α,β-不饱和醇及其衍生物在医药、香精和精细化学品等工业中有重要的应用,通常由α,β-不饱和醛选择性加氢来制得。但是,在α,β-不饱和醛中存在着共轭的C=C键和C=O键,而C=C键的键能(615kJ·mol-1)小于C=O键的键能(715 kJ·mol-1),因此C=C键更容易发生加氢反应。工业上制备α,β-不饱和醇常使用还原剂(如硼氢化钠口LiAlH4)直接氢化α,β-不饱和醛,但是这样做会使产物不容易分离以及造成环境的污染。近年来,随着绿色催化产业的发展,越来越多的催化技术被发明以及应用,选择合适的绿色催化剂使得α,p-不饱和醛在制备α,β-不饱和醇的过程中可以减少废料的产生、减轻环境的污染以及使产物容易分离,因此,多相催化在制备α,β-不饱和醇的过程中有着广泛的应用,也有着重要的研究价值。本文通过巴豆醛的选择性加氢反应研究了Ir/Fe催化剂的催化活性和规律,通过以下三个方面展开：1.不同载体对Ir/Fe催化剂选择性加氢性能的影响本章主要研究了载体对Ir/Fe催化剂选择性加氢性能的影响,以及探讨了使得催化剂失活的可能原因。研究发现,随着载体的改变,催化剂的活性也相应地发生改变。当载体为MCM-41或SBA-15时,催化剂的初始活性很高,但是两个催化剂很快地失活,当载体为SiO2时,虽然催化剂的初始活性不高,但是失活率很低,此时巴豆醇的选择性最高,为88%。产生这种情况的原因可能是载体MCM-41和SBA-15为介孔结构,比表面积较大,使得Ir物种和Fe物种的接触率下降,Ir-FeOx界面降低,也可能是由于二者的孔道较细,反应中有机物堵塞孔道所致。2.载体SiO2的焙烧温度对Ir/Fe/SiO2催化剂选择性加氢性能的影响本章研究了载体SiO2的焙烧温度对Ir/Fe/SiO2催化剂选择性加氢性能的影响,同时对催化剂的比表面积以及内部结构进行剖析。研究发现,当载体SiO2在700℃焙烧时制备的催化剂的巴豆醛转化率和巴豆醇选择性都最好,转化率稳定在51%左右,选择性稳定在90%。而载体Si02在900 *焙烧时制备的催化剂的巴豆醛转化率和巴豆醇选择性最差,转化率稳定在10%左右,选择性稳定在80%。出出现这种情况的原因可能是,随着焙烧温度的升高,载体的比表面积逐渐减小(700℃焙烧后,SiO2的比表面积变为294.2 m2/g,900℃焙烧后比表面积变为3982m2/g),使贵金属上的活性位点减少,从而影响催化剂的活性。3.焙烧气氛对Ir/Fe/SiO2催化剂选择性加氢性能的影响本章研究了焙烧气氛对Ir/Fe/SiO2催化剂选择性加氢性能的影响,研究发现,N2气氛中焙烧的Ir/Fe/SiO2催化剂的初始活性很高,可以达到98%,但是反应10h后降到52%存在失活现象,而O2气氛中焙烧的催化剂没有明显的失活,稳定在50%左右,但是经过N2焙烧的催化剂的巴豆醇选择性(65%)却是明显低于O2焙烧的催化剂(88%)。产生这种情况的原因可能是,催化剂表面存在有机物并且不能焙烧除去的缘故。
【关键词】：助剂 选择性加氢 铱 巴豆醛 焙烧气氛
【学位授予单位】：浙江师范大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：O643.36
【目录】：

• 摘要3-5
• ABSTRACT5-10
• 第一章 研究背景10-22
• 1.1 引言10-12
• 1.2 不饱和醛选择性加氢的影响因素12-19
• 1.2.1 催化剂中活性组分的选择12-15
• 1.2.2 载体的影响15-18
• 1.2.3 表面酸性的影响18-19
• 1.3 结论19
• 1.4 文章研究的内容19-22
• 第二章 实验部分22-28
• 2.1 实验药品22
• 2.2 制备催化剂的过程22-24
• 2.2.1 载体的制备22-23
• 2.2.2 制备Ir/Fe/MCM-41、Ir/Fe/SBA-15和Ir/Fe/SiO_2催化剂23
• 2.2.3 制备载体SiO_2在不同焙烧温度的Ir/Fe/SiO_2催化剂23
• 2.2.4 制备N_2气氛下焙烧的Ir/Fe/SiO_2-700催化剂23-24
• 2.3 催化剂加氢性能评价24-25
• 2.3.1 评价反应装置24
• 2.3.2 催化剂的评价24-25
• 2.4 催化剂的表征25-28
• 2.4.1 NH_3、H_2程序升温25
• 2.4.2 CO原位红外测试25-26
• 2.4.3 XRD测试26
• 2.4.4 透射电子显微镜(TEM)26
• 2.4.5 Raman表征26
• 2.4.6 原位XPS测试分析26-27
• 2.4.7 FTIR测试分析27
• 2.4.8 比表面积(BET)27
• 2.4.9 程序升温氧化(TPO)27-28
• 第三章 载体MCM-41、SBA-15、SiO_2对Ir/Fe催化剂的性能的影响的研究28-42
• 3.1 引言28-29
• 3.2 实验部分29
• 3.2.1 制备催化剂的过程29
• 3.2.2 催化剂的活性测试29
• 3.3 表征结果与讨论29-40
• 3.3.1 Ir、Fe催化剂的结构表征29-30
• 3.3.2 Ir、Fe催化剂的N_2气吸-脱附以及孔径分布的曲线30-31
• 3.3.3 Ir、Fe催化剂的还原测试31-32
• 3.3.4 Ir、Fe催化剂的酸性测试32-34
• 3.3.5 Ir、Fe催化剂的原位XPS34-35
• 3.3.6 Ir、Fe催化剂的原位CO测试35-36
• 3.3.7 Ir、Fe催化剂的红外光谱分析36-37
• 3.3.8 Ir、Fe催化剂上巴豆醛的加氢能力测试37-38
• 3.3.9 Ir、Fe催化剂的失活原因38-40
• 3.4 结论40-42
• 第四章 载体SiO_2的焙烧温度对SiO_2和Ir/Fe/SiO_2催化剂的影响的研究42-54
• 4.1 引言42
• 4.2 实验部分42-43
• 4.2.1 制备催化剂的过程42
• 4.2.2 催化剂的活性测试42-43
• 4.3 表征结果与讨论43-51
• 4.3.1 催化剂的XRD和TEM表征43-44
• 4.3.2 载体的比表面积测试44-45
• 4.3.3 催化剂的还原测试45-46
• 4.3.4 催化剂的表面酸度46
• 4.3.5 催化剂的原位XPS测试46-48
• 4.3.6 催化剂的原位CO红外分析48-49
• 4.3.7 载体SiO_2的红外光谱分析49-50
• 4.3.8 巴豆醛加氢能力测试50
• 4.3.9 催化剂失活的原因分析50-51
• 4.4 结论51-54
• 第五章 焙烧气氛对Ir/Fe/SiO_2-700催化剂的性能的影响的研究54-62
• 5.1 引言54
• 5.2 实验部分54-55
• 5.2.1 催化剂的制备过程54
• 5.2.2 催化剂的性能评价54-55
• 5.3 表征结果与讨论55-60
• 5.3.1 催化剂结构的表征55-56
• 5.3.2 催化剂的还原测试56
• 5.3.3 催化剂的表面酸度56-57
• 5.3.4 催化剂的原位XPS表征分析57-59
• 5.3.5 催化剂的原位CO红外分析59
• 5.3.6 巴豆醛加氢能力测试59-60
• 5.4 结论60-62
• 参考文献62-72
• 作者简介及发表文章目录72-74
• 致谢74-78

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前1条

1 吴平易;季生福;胡林华;李成岳;;介孔分子筛孔中过渡金属的组装及其催化应用[J];化学进展;2007年04期

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本文编号：1117278