甘油氢解制备1,3-丙二醇Ir-Re双金属催化剂的结构调控

发布时间：2017-09-03 09:33

  本文关键词：甘油氢解制备1,3-丙二醇Ir-Re双金属催化剂的结构调控

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【摘要】：甘油作为一种可再生的绿色能源,来源与应用非常广泛,研究甘油的有效应用途径已成为热点。其中,甘油通过氢解反应制备附加值更高的1,3-丙二醇,主要用于合成聚对苯二甲酸丙二醇酯(PTT)等聚合物,工业应用价值较高。因此,甘油选择性氢解制备1,3-丙二醇成为当前学术界的研究重点。本课题组以氧化硅为载体制备了Ir-Re合金催化剂,其能有效的将甘油转化成1,3-丙二醇,但该催化剂的活性及稳定性还需要进一步提高。本文从Ir-Re合金催化剂入手,结合催化剂表征,重点研究了Ir-Re双金属的结构调控以及Ir和Re在甘油氢解反应中的作用机制；探究催化剂的浸渍法工艺、活性组分配比和氧化硅表面处理对Ir-Re双金属结构及催化剂活性的影响规律。主要研究结果如下：1.研究浸渍法工艺对Ir-Re双金属催化甘油氢解的影响。共浸渍法制备的催化剂平均粒径最小,Ir-Re合金化程度最高,更有利于甘油氢解反应的进行,其催化活性最高。先浸渍Re后浸渍Ir方法制备的催化剂表面Re与Ir之间的相互作用最强,但并未形成合金结构,其相比于先浸渍Ir后浸渍Re法制备的催化剂,催化活性提高,1,2-丙二醇的选择性明显增加。共浸渍后经过焙烧过程制备的催化剂,其催化活性最低。2.研究活性组分配比对Ir-Re双金属催化剂的结构和催化性能的影响。Ir/Re配比的大小能够显著影响催化剂的催化活性,当Ir/Re配比为1.25时,催化活性最高。配比逐渐增加(0.5-1.25)促进了Ir在Ir-Re纳米粒子的表面富集,有利于提高催化剂的活性：而配比过高(2.0)的催化剂表面部分Re物种被Ir物种覆盖,减少了甘油分子的吸附活性位,导致催化剂的活性有所降低。3.考察氧化硅的表面处理对Ir-Re双金属的结构和催化性能的影响。经过无水乙醇处理的氧化硅负载的Ir-Re双金属催化剂的平均粒径最小,催化活性最高。经过稀硝酸溶液处理的氧化硅与Ir、Re物种的相互作用力最强,催化剂表面Ir-Re合金结构中Ir与Re的相互作用较弱。经过焙烧的氧化硅负载的Ir-Re双金属催化剂的平均粒径较大,催化剂活性偏低。
【关键词】：甘油氢解 Ir-Re合金 浸渍法工艺 Ir/Re配比 氧化硅表面处理
【学位授予单位】：华东理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TQ223.162;O643.36
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-10
• 第1章 前言10-12
• 第2章 文献综述12-30
• 2.1 甘油的来源12-13
• 2.2 甘油和丙二醇的性质及应用13-15
• 2.2.1 甘油的性质与应用13
• 2.2.2 丙二醇及性质与应用13
• 2.2.3 1,3-丙二醇的生产工艺13-15
• 2.3 甘油氢解制备1,3-丙二醇的催化剂体系15-23
• 2.3.1 Ir-Re双金属催化剂15-21
• 2.3.2 Cu基催化剂21
• 2.3.3 加W物种催化体系21-23
• 2.4 催化剂的酸性类型对甘油氢解产物分布的影响23-24
• 2.5 催化剂的浸渍法制备工艺对催化性能的研究24-26
• 2.6 催化剂中活性组分配比对催化剂性能的研究26-28
• 2.7 载体表面处理对催化剂性能的研究28-29
• 2.8 文献总结29-30
• 第3章 实验部分30-36
• 3.1 试剂与仪器30-31
• 3.2 催化剂的考评31-32
• 3.2.1 催化剂的预处理31
• 3.2.2 催化剂的考评31-32
• 3.3 产物组成分析32-34
• 3.4 催化剂的表征34-36
• 3.4.1 N_2物理吸附34
• 3.4.2 氢气程序升温还原(H_2-TPR)34
• 3.4.3 化学吸附(CO-CHEM)34
• 3.4.4 透射电镜(TEM)34-35
• 3.4.5 X射线衍射(XRD)35
• 3.4.6 漫反射傅里叶变换红外光谱(CO-DRIFTS)35
• 3.4.7 氨气程序升温脱附分析(NH_3-TPD)35
• 3.4.8 电感耦合等离子发射光谱(ICP-AES)35-36
• 第4章 催化剂浸渍法工艺对Ir-Re催化剂催化甘油氢解性能的影响36-45
• 4.1 引言36-37
• 4.2 催化剂的制备过程37
• 4.2.1 催化剂载体的预处理37
• 4.2.2 催化剂的制备37
• 4.3 结果与讨论37-43
• 4.3.1 TEM37-38
• 4.3.2 XRD38-39
• 4.3.3 H_2-TPR39-40
• 4.3.4 CO-DRIFTS40-42
• 4.3.5 NH_3-TPD42-43
• 4.4 甘油氢解性能43-44
• 4.5 本章小结44-45
• 第5章 Ir/Re配比及负载量对Ir-Re催化甘油氢解性能的影响45-54
• 5.1 引言45
• 5.2 催化剂的制备工艺45-46
• 5.3 催化剂性能表征结果46-51
• 5.3.1 N_2物理吸附46
• 5.3.2 TEM46-47
• 5.3.3 H_2-TPR47-48
• 5.3.4 XRD48-49
• 5.3.5 CO-DRIFTS49-50
• 5.3.6 NH_3-TPD50-51
• 5.4 催化性能51-53
• 5.4.1 Ir/Re配比对双金属催化剂催化甘油氢解的影响51-52
• 5.4.2 反应体系中Re的加入量对催化剂催化甘油氢解的影响52
• 5.4.3 反应时间对5Ir-4Re/G-6催化甘油氢解反应的影响52-53
• 5.5 本章小结53-54
• 第6章 氧化硅表面处理对其Ir-Re催化剂催化甘油氢解性能的影响54-64
• 6.1 引言54
• 6.2 载体G-6的预处理工艺54
• 6.3 催化剂的制备工艺54-55
• 6.4 结果与讨论55-61
• 6.4.1 不同条件处理的载体的结构和表面性质55-57
• 6.4.2 不同载体负载的Ir-Re催化剂的表征对比57-61
• 6.5 不同载体负载的Ir-Re催化剂在甘油氢解反应中的催化性能比较61-62
• 6.6 本章小结62-64
• 第7章 全文总结64-65
• 参考文献65-71
• 致谢71-72
• 附录72

【参考文献】

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