催化生物质含氧化合物转移加氢转化酸碱功能材料的制备及性能研究

发布时间：2021-10-29 00:20

　　利用储量巨大、可再生的生物质资源替代传统的石化原料来生产液体燃料和高附加值化学品成为当前可持续化学和新能源领域研究的重点,也是实现社会可持续发展的需求。目前,木质纤维素通过一系列催化转化可获得许多小分子含氧化合物,这些含氧化合物可作为原料合成各类液体燃料和精细化学品。生物质基含氧化合物的加氢转化是合成生物燃料和精细化学品的关键技术之一。而在当前的加氢转化策略中,气态的氢气常被用作氢源。但是,目前工业上制备氢气主要依赖于化石资源;而且氢气的运输及储存成本很高;此外,氢气易燃易爆的性质也会给实际操作带来安全隐患。因此,采用液体氢源（如醇）替代氢气应用于生物质基含氧化合物的加氢转化则对高效利用生物质资源具有极其重要的现实意义。本论文针对木质纤维素中纤维素和半纤维素衍生的共同产物（即糠醛（FF）和乙酰丙酸（LA）及其酯）的选择性加氢转化进行研究。采用以醇为氢源的催化体系,设计制备酸碱功能化异相催化剂,并应用于催化FF选择性加氢转化为糠醇（FAOL）、乙酰丙酸乙酯（EL）加氢-环化转化为γ-戊内酯（GVL）以及集成多步催化FF级联转化为GVL的研究。详细探讨了异相催化剂的构效关系、催化机理以及重... 

【文章来源】：贵州大学贵州省 211工程院校

【文章页数】：189 页

【学位级别】：博士

【部分图文】：

木质纤维素示意图

贵州大学 2019 届博士研究生学位论文39图2.1 纳米NiO的物理吸附脱附及孔径分布图(a), 透射电镜及粒径分布图(b), NH3-程序升温脱附图(c) 和 CO2-程序升温脱附图(d)2.3.1.2 不同金属纳米氧化物活性对比表 2.1 呈现的是不同氧化物催化 FF 转化活性对比。当反应体系中不加任何催化剂时，检测不到 FAOL(entry 1)，说明 FF 不能在 150 °C、1 h 条件下自动转化为 FAOL。当使用纳米 Co3O4、CuO 和 ZnO 为催化剂时，无 FAOL 生成，这可能跟他们拥有低的比表面积、低的酸量和碱量以及弱的酸强度有关。而在所有纳米金属氧化物中，纳米 NiO 的催化效果最佳，在 150 °C、1 h 条件下，FF 的转化率为 54.2%

8 4 77.5 73.9 95.49 150 0.5 59.7 57.5 96.3 479.210 1 66.5 63.5 95.511 2 78.9 75.3 95.412 4 84.6 80.9 95.613 170 0.5 98.9 94.4 95.4 786.714 1 100 94.6 94.6反应条件：糠醛(FF, 2 mmol), NiO (0.08 g), 异丙醇(10 mL)。2.3.1.5 NiO 催化糠醛加氢制备糠醇的动力学研究如图 2.2 所示，反应速率随着反应温度的升高而增大，这与 FAOL 生成速率随着反应温度的增大而增大一致，再次验证 FF 加氢制备 FAOL 反应受温度的影响很大。根据阿伦尼乌斯方程，我们计算得出 NiO 催化 FF 加氢制备 FAOL 的活化能为45.1 kJ/mol，这一较低数值活化能再次证明NiO在催化FF加氢制备FAOL的高活性。


本文编号：3463595