铜基催化剂催化醛酮缩合及甘油常压氢解反应研究

发布时间：2020-04-11 05:26

【摘要】：糠醛和甘油作为生物质化工中的平台化合物,是一类理想的可再生资源,利用糠醛缩合反应制取糠叉丙酮和将甘油氢解生产1,2-丙二醇,是糠醛和甘油转化为高附加值化学品的有效途径。本文使用了 Cu基催化剂进行糠醛丙酮的缩合反应和甘油的常压条件下的氢解反应,具体工作如下:1.使用共沉淀法制备了 CuO/ZnO催化剂,并通过改变元素摩尔比筛选出了性能最佳的CuO质量分数为48.6%的Cu50催化剂。通过XRD、H2-TPR、NH3-TPD等表征手段,我们发现较小的催化剂的粒径、较高的Cu表面分散度、较多的酸位点数量,有利于提高催化剂活性。通过改变实验条件,发现在393 K下、0.3 MPa氮气气氛、糠醛与丙酮摩尔比为1:2和反应时间为32 h时,催化剂达到最佳的活性。2.通过煅烧Cu-Ni-BTC为前驱体的MOF材料制备了 CuO@NiO复合金属氧化物催化剂,并研究了催化剂在常压甘油氢解反应中的活性。通过TEM、BET、XPS等表征手段发现,相较于共沉淀法制备的催化剂,CuO@NiO复合金属氧化物催化剂中存在特殊的核壳结构、孔径分布和元素分布,这些性质使其在甘油氢解反应中具有更高的稳定性和催化活性。通过对反应条件的优化,发现在493 K、60 mL/min H2和甘油进料速率为1 mL/h时催化剂活性最高。
【图文】：

化反应、氧化反应、乙酰化反应、醛基的自身缩合反应等制备诸多化学衍生品，逡逑如图所示，作为生物质液体燃料和诸多衍生化学品的合成中间体，糠醛在合成树逡逑月旨、医药、农药等领域有着广泛的应用。图１．１为糠醛的后续利用途径。逡逑２逡逑

２．４反应装置及反应过程逡逑２．４．１反应装置逡逑通过如下图２．１所示的高压反应装置进行Ｃｕ基催化剂催化丙酮和糠醛羟醛缩逡逑合反应制取糠叉丙酮。高压反应装置主要由三部分组成：高压反应釜、温控仪和逡逑磁力搅拌器。其中高压反应釜釜体材质采用３１６邋Ｌ不锈钢，，设计温度５７３邋Ｋ、压力逡逑２０邋ＭＰａ。逡逑反应开始前，采用图２．２反应装置还原相关Ｃｕ基催化剂。将催化剂放入塞有逡逑石英棉的石英管中，随后通入指定流量氢气后，温控仪上设定温度及时间还原。逡逑为防止催化剂在取出石英管时被空气再次氧化，还原结束后，在氢气气氛下降至逡逑常温，并通入指定流量１％氧气／氮气对催化剂进行纯化操作。随后将反应所需的催逡逑化剂、丙酮、糠醛和磁力搅拌子加入到反应釜中。用六角扳手拧紧法兰处的六角逡逑螺母以确保反应釜密闭性。随后关闭出气口，将进气口与两通阀门相连，打开氮逡逑气钢瓶阀门进行换气操作，待压力表示数达到０．３邋Ｍｐａ，关闭进气口阀门打开出气逡逑口阀门。重复上述操作三次
【学位授予单位】：合肥工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：O643.36;TQ224.223;TQ223.162

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本文编号：2623209