骨架镍与负载镍催化愈创木酚加氢的研究

发布时间：2020-05-11 20:03

【摘要】：由于化石原料的大量使用,造成了资源短缺和环境污染问题,人们越来越重视生物质资源的开发利用。木质素是自然界中储量最大的生物质原料之一,极具发展潜力,本文以木质素的热解产物愈创木酚为模型底物,系统研究了催化剂的制备方法、反应条件与催化活性、选择性之间的关系,为提高催化剂活性和目标产物的选择性提供了可行的方向。采用骨架镍催化剂催化愈创木酚加氢转化为环己醇,系统考察了催化反应的温度、压力等反应条件对反应的影响。通过反应产物随时间的变化规律,探索反应路径和反应原理,优化了愈创木酚转化为环己醇的反应条件。以水为溶剂,在180°C、2 MPa条件下反应4 h,愈创木酚的转化率为94.3%,环己醇的选择性高达89.4%。比较三种类型的骨架催化剂催化愈创木酚转化生成环己醇的催化效果。在相同条件下,电弧熔炼法制备的骨架镍初始活性最好(初始转化率99.7%,选择性90.3%),机械合金化法制备的骨架镍稳定性最好(前八次使用转化率在90%以上,环己醇选择性在80%以上)。表征结果表明骤冷法和电弧熔炼法制备的骨架型催化剂主要是NiAl_3相和Ni_2Al_3相,机械合金化法制备的骨架型催化剂以NiAl_3相和Ni_2Al_3相为主,还含有部分NiAl合金相,稳定性较高。研究了机械合金化法制备骨架镍,将其用于愈创木酚催化加氢制备环己醇,考查了工艺参数(球磨时间、控制剂种类、控制剂用量、热处理等)对催化剂催化效果的影响。应用机械合金化法(0.4 mL乙醇作为控制剂、球磨40 h、700°C退火处理2 h)制备的以Ni_2Al_3相为主的骨架镍催化剂稳定性最高。进一步应用机械混合法球磨载体和金属镍粉制备负载镍催化剂,将其用于愈创木酚催化加氢制备环己醇,当镍负载量为40%,0.4 m L乙醇作为控制剂,球磨40 h制备的负载镍催化剂,载体TiO_2与Ni有较为明显的相互作用,负载镍表现出很高的催化活性,催化愈创木酚转化率高达56.8%,环己醇选择性达到71.1%。环己醇生产速率达到0.020mol_(cyclohexanol)g~(-1)_(metal)h~(-1),接近目前镍基催化剂催化效果的最佳值。
【学位授予单位】：大连理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：O621.251

【参考文献】