甘油转化反应中复合固体碱催化剂的制备及作用机理研究

发布时间：2023-01-12 20:04

　　生物柴油作为一种绿色、安全、可再生的新型化石燃料替代品而被广泛使用,但这也造成了其酯交换副产物甘油的大量过剩,因此甘油的高效利用是近年来能源及催化领域的研究热点。目前,文献报道的甘油转化途径主要有:脱水、加氢、氧化、酯化和醚化等。碳酸甘油酯是一种优良的中间体和溶剂,在涂料、有机合成、混凝土固化、化妆品、医药制剂等领域有广泛应用。利用甘油与碳酸二甲酯在碱性催化剂作用下酯交换制备碳酸甘油酯是一条绿色、环保、低能耗的反应路径。本文首先以镁铝水滑石为前驱体制备了一系列复合固体碱催化剂并用于该酯交换反应。实验发现Mg/Al =2的催化剂具有最好活性,在碳酸二甲酯与甘油的摩尔比为3时,于70 ℃反应3 h后,甘油的转化率达66.9%,碳酸甘油酯选择性达97.1%。更为重要的是,这个催化剂具备特殊的“结构还原”性质,在循环使用6次后仍有很好的活性和目的产物选择性。表征结果发现,不同Mg/Al比例可以显著影响催化剂的晶体形貌、比表面积、碱密度进而影响其在反应中的活性。在此基础上,本文进一步以钙铝石为前驱体,制备了碱性更强的Ca/Al复合固体碱催化剂,实验发现:这个催化剂可以更有效地催化甘油与碳酸二甲酯... 

【文章页数】：132 页

【学位级别】：博士

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摘要
Abstract
第一章 文献综述
    1.1 甘油转化的研究背景及意义
        1.1.1 甘油的来源
        1.1.2 甘油的物理化学性质
    1.2 甘油转化的主要研究方向
        1.2.1 甘油脱水
        1.2.2 甘油氢解
        1.2.3 甘油氧化
        1.2.4 甘油酯化和醚化反应
    1.3 以甘油为原料制备大宗化学品
    1.4 甘油制备碳酸甘油酯
        1.4.1 甘油酯交换反应机理
        1.4.2 甘油酯交换催化剂的研究
        1.4.3 催化剂的重复使用
    1.5 甘油氢解制备丙二醇的研究进展
        1.5.1 贵金属催化剂
        1.5.2 过渡金属催化剂
        1.5.3 铜基催化剂
        1.5.4 甘油催化转移加氢
        1.5.5 甘油气相氢解
    1.6 甘油向低碳醇转化的探究
    1.7 论文的立题依据和研究内容
        1.7.1 立题依据
        1.7.2 主要研究内容
第二章 镁铝复合固体碱在甘油酯化反应中的应用
    2.1 前言
    2.2 实验部分
        2.2.1 催化剂的制备
        2.2.2 催化剂的活性考评
        2.2.3 催化剂的表征
    2.3 结果与讨论
        2.3.1 催化剂的表征结果与分析
        2.3.2 Mg/Al复合固体碱在甘油酯交换反应中的活性
    2.4 本章小结
第三章 钙铝复合固体碱在甘油酯化反应中的应用
    3.1 前言
    3.2 实验部分
        3.2.1 催化剂的制备
        3.2.2 催化剂的活性考评
        3.2.3 催化剂的表征
    3.3 结果与讨论
        3.3.1 催化剂的表征结果与分析
        3.3.2 钙铝复合固体碱在甘油酯交换反应中的活性
    3.4 本章小结
第四章 铜-固体碱催化剂在甘油氢解中的应用
    4.1 前言
    4.2 实验部分
        4.2.1 催化剂的制备
        4.2.2 催化剂的活性考评
        4.2.3 催化剂的表征
    4.3 结果与讨论
        4.3.1 催化剂的表征结果与分析
        4.3.2 Cu_x/Ca_yAlO_(y+1.5)催化剂在甘油氢解反应中的活性
    4.4 本章小结
第五章 Cu/ZnO催化剂的界面特性对甘油氢解反应的影响
    5.1 前言
    5.2 实验部分
        5.2.1 催化剂的制备
        5.2.2 催化剂的活性考评
        5.2.3 催化剂的表征
    5.3 结果与讨论
        5.3.1 催化剂的表征结果与分析
        5.3.2 Cu/ZnO催化剂在连续甘油加氢反应中的应用
    5.4 本章小结
第六章 甘油氢解合成乙醇
    6.1 前言
    6.2 实验部分
        6.2.1 催化剂的制备
        6.2.2 催化剂的活性考评
        6.2.3 催化剂的表征
    6.3 结果与讨论
        6.3.1 催化剂的表征结果与分析
        6.3.2 还原态催化剂促进甘油氢解合成乙醇
    6.4 本章小结
第七章 结论
参考文献
攻博期间发表或已完成的相关论文
    学术刊物
    专利
致谢


【参考文献】：
期刊论文
[1]全球燃料乙醇行业进展[J]. 郭孝孝,罗虎,邓立康.  当代化工. 2016(09)
[2]由M0.02Cu0.4Mg5.6Al1.98（OH）16CO3（M=Ru,Re）水滑石为前驱体制备的双金属固体碱催化甘油氢解（英文）[J]. 夏水鑫,郑丽萍,聂仁峰,陈平,楼辉,侯昭胤.  催化学报. 2013(05)
[3]碱性分子筛作用下甘油与碳酸二甲酯反应制碳酸甘油酯(英文)[J]. 潘赛勇,郑丽萍,聂仁峰,夏水鑫,陈平,侯昭胤.  催化学报. 2012(11)
[4]非碱性条件下不同粒径的碳载体负载Pt催化剂上甘油的选择性氧化（英文）[J]. 张梦媛,梁丹,聂仁峰,吕秀阳,陈平,侯昭胤.  催化学报. 2012(08)
[5]微波辅助的多元醇法合成CoNi纳米材料（英文）[J]. 郭小惠,李勇,刘琪英,申文杰.  催化学报. 2012(04)
[6]Ru-Re/SiO2催化剂上丙三醇氢解制丙二醇:催化剂的酸性质与Re组分的作用（英文）[J]. 马兰,李宇明,贺德华.  催化学报. 2011(05)
[7]铜基催化剂上甘油脱水制备羟基丙酮[J]. 牛莎莎,朱玉雷,郑洪岩,张维,李永旺.  催化学报. 2011(02)
[8]1,2丙二醇国内外生产现状及发展前景[J]. 郑军.  热固性树脂. 2009(01)
[9]生物柴油副产甘油利用的新途径[J]. 钱伯章,朱建芳.  精细化工原料及中间体. 2008(10)
[10]生物柴油副产甘油利用的新途径[J]. 钱伯章,朱建芳.  精细化工原料及中间体. 2008 (10)



本文编号：3730381