金—铜双金属催化剂催化乙醇氧化脱氢制乙醛的研究

发布时间：2017-08-04 22:00

  本文关键词：金—铜双金属催化剂催化乙醇氧化脱氢制乙醛的研究

  更多相关文章： 乙醇氧化 乙醛 金-铜双金属 氧化铝

【摘要】：随着化石能源危机以及环境危机的日益加剧,由可再生的生物质乙醇出发制备大宗化学品、实现传统化石资源的替代显得越来越重要,其中,乙醛是一种重要的有机化学品,由生物质乙醇出发制备乙醛引起越来越多科研工作者的注意。氧化脱氢法是一种有效的乙醇制乙醛的途径,该反应能够降低反应温度,打破热力学平衡限制,提高乙醇转化率。本文以Au-Cu双金属作为活性组分,通过选用不同载体,得到低温下具有高活性的乙醇氧化制乙醛催化剂,并研究了双金属的协同作用机制。以氧化铝为载体,负载Au-Cu双金属催化剂,催化乙醇氧化脱氢制乙醛。通过调变Au-Cu双金属的比例,发现单独Au或者Cu作为活性组分时,催化活性远低于双金属共同作用时。证明双金属协同作用,实现对乙醇的高效转化。通过改变载体的形貌,发现球形载体负载的Au-Cu催化剂具有最高的催化活性,180℃时,可达到70.5%的乙醇转化率和94.1%的乙醛选择性。为了进一步降低反应温度、提高乙醛选择性、减少副产物种类,我们引入导热性好、表面惰性、化学稳定性好的载体,负载Au-Cu双金属作为乙醇氧化脱氢催化剂。通过调变Au-Cu双金属比例,选择最佳的Au-Cu比。其中,2 wt%Au-1 wt%Cu/M催化剂,在180℃下,能达到76.9%的乙醇转化率和94.0%的乙醛选择性。在相同反应条件下,Au-Cu/M催化剂具有明显高于Au-Cu/Al2O3口Au-Cu/SiO2催化剂的催化活性。稳定性测试发现,Au-Cu/M催化剂在180℃反应80 h后仍能保持良好的乙醇转化率和乙醛选择性。根据实验结果和文献报道推测,Cu起到活化氧的作用,Au用于催化乙醇α-H的脱除。
【关键词】：乙醇氧化 乙醛 金-铜双金属 氧化铝
【学位授予单位】：大连理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：O643.36;TQ224.122
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-8
• 引言8-9
• 1 文献综述9-29
• 1.1 生物质能源简介9-10
• 1.2 醇的应用10-12
• 1.3 醛简介12-17
• 1.3.1 乙烯氧化法13-15
• 1.3.2 酸还原法15
• 1.3.3 炔水合法15-16
• 1.3.4 乙烷氧化法16-17
• 1.3.5 C3/C4烷烃氧化制乙醛17
• 1.4 醇制乙醛的方法17-25
• 1.4.1 醇直接脱氢法17-20
• 1.4.2 乙醇氧化脱氢法20-25
• 1.5 氧化铝材料在催化领域的应用25-27
• 1.6 本论文选题依据和主要研究内容27-29
• 2 实验总述29-33
• 2.1 实验试剂29
• 2.2 实验仪器与装置29-30
• 2.3 催化剂表征仪器30-31
• 2.3.1 透射电子显微镜(TEM)30
• 2.3.2 粉末X射线衍射(XRD)30
• 2.3.3 物理吸附(N_2-adsorption)30-31
• 2.4 评价装置31
• 2.5 活性评价31-33
• 3 Al_2O_3载体负载Au-Cu催化剂催化乙醇脱氢反应33-46
• 3.1 引言33
• 3.2 实验部分33-34
• 3.2.1 催化剂载体的制备33-34
• 3.2.2 不同Au/Cu比例的催化剂制备34
• 3.2.3 不同形貌载体的催化剂的制备34
• 3.3 催化剂表征34-45
• 3.3.1 催化剂的形貌、结构与组成34-37
• 3.3.2 不同Au/Cu比例对催化剂性能的影响37-41
• 3.3.3 不同形貌Al_2O_3对催化剂性能的影响41-44
• 3.3.4 原位XRD测试44-45
• 3.4 本章小结45-46
• 4 新型球状载体负载Au-Cu催化剂催化乙醇脱氢反应46-60
• 4.1 引言46
• 4.2 实验部分46
• 4.3 催化剂表征46-59
• 4.3.1 催化剂的形貌、结构和组成46-48
• 4.3.2 Au/Cu比例对催化剂性能的影响48-54
• 4.3.3 催化剂稳定性测试54-55
• 4.3.4 催化剂原位XRD测试55-56
• 4.3.5 不同载体催化剂活性对比56-58
• 4.3.6 反应机理推测58-59
• 4.4 本章小结59-60
• 结论60-61
• 参考文献61-65
• 攻读硕士学位期间发表学术论文情况65-66
• 致谢66-67

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前4条

1 张雪峥,乐英红,高滋;SBA-15负载氧化铁催化剂上乙酸选择加氢制乙醛[J];高等学校化学学报;2003年01期

2 商连弟，王宗兰，揣效忠，孙柏瑜，王承武，焦秀莉;八种晶型氧化铝的研制与鉴别[J];化学世界;1994年07期

3 张明海;张宴清;;X射线高温衍射法对氧化铝晶相转变的研究[J];石油炼制与化工;1979年11期

4 T3文侯;乙炔水合制乙醛[J];化学世界;1964年11期

中国硕士学位论文全文数据库 前2条

1 汪洁;不同形貌氧化铝的可控制备及其CO催化氧化的应用研究[D];大连理工大学;2013年

2 张悦;乙醇催化脱氢合成乙醛Cu/SiO_2催化剂的研究[D];天津大学;2007年

，

本文编号：621889