生物油模型化合物糠醛的选择性催化加氢研究

发布时间：2018-03-09 20:57

本文选题：生物质　切入点：糠醛加氢　出处：《浙江大学》2017年硕士论文　论文类型：学位论文

【摘要】：随着人类社会的高速发展,煤炭、石油、天然气等传统的化石燃料正面临资源枯竭以及使用后引发环境污染的巨大挑战。因此如何发展高能效、高品位的燃料和化学品来替代不可再生的化石燃料已经成为了当前的研究热点。生物质能源具有可再生性、低污染、分布广、储量丰富等优点,在近十年引起了人们的广泛关注。木质纤维素作为一种来源广泛、环境友好的生物质,是最具有应用前景的生物质能源之一。其中基于木质纤维素转换而来的糠醛,被认为是最具有附加值的化学品之一,开展对其研究已经引起了人们极大的兴趣。本论文的研究内容围绕生物油模型化合物糠醛的选择性加氢展开,设计和制备了一系列碳纳米管负载的贵金属和非贵金属催化剂;以糠醇和四氢糠醇作为目标产物,通过大量的催化剂筛选和反应条件优化,提高了目标产物的收率;此外,还采用了不同的表征技术对催化剂的结构、形貌等进行研究,进一步对不同种类催化剂的反应机理做了分析和探讨,主要的研究结果如下:1.通过浸渍法制备了一系列不同负载量的Ni/CNT,Cu/CNT和双组份Cu-Ni/CNT催化剂,以乙醇作溶剂,用于糠醛的液相催化加氢制取四氢糠醇。系统研究了各种反应因素,如反应温度,反应时间,氢气压力,活性组份负载量对反应的影响,并与不同酸碱性载体AC、MgO、ZrO2、TiO2、y-A12O3进行了比较。研究发现,10 wt%Ni/CNT和双组份Cu-Ni/CNT(Cu:10 wt%,Cu/Ni=1:1,摩尔比)催化剂对于糠醛转化率和四氢糠醇选择性最高。在反应条件为130℃、40 barH2和10h时,Cu-Ni/CNT催化剂上糠醛的转化率高达100%,四氢糠醇的选择性也可达90.3%。该催化剂上Cu-Ni双组份的协同作用通过XPS表征得到证实,并提出了可能的氢转移加氢机理。此外,还对催化剂进行了 XRD,TEM,H2-TPR和N2吸脱附表征,进一步阐述了双组份催化剂的结构和形貌。研究表明,在反应过程中,双组份Cu-Ni/CNT催化剂上的镍会促进活性铜组份的原位生成,这些活性铜组份将非常有利于糠醛加氢反应生成糠醇,从而进一步影响到四氢糠醇的生成速率。2.通过共浸渍法制备了一系列CNT上负载纳米Pt和纳米Pd颗粒的催化剂,以及不同的过渡金属(Cr,Mn,Fe,Co,Ni)作为助剂掺杂在单组份Pt/CNT和Pd/CNT中的催化剂用于糠醛的液相加氢反应。系统研究了各种反应因素,如反应温度,反应时间等对反应的影响,并与不同酸碱性载体AC、MgO、Zr02、TiO2、γ-Al2O3进行了比较。在研究的系列催化剂中,当反应条件为30 bar H2,5 h,反应温度分别为 100℃ 和 130℃ 时,Pt-Fe/CNT(Pt:0.5 wt%)催化剂上糠醇的收率高达87.4%;而Pd-Ni/CNT(Pd:0.5 wt%)催化上四氢糠醇的收率可达83.3%。此外,结合XRD,TEM,H2-TPR,NH3-TPD,XPS等表征技术,进一步解释了不同催化剂活性差异的原因。研究表明,双组份催化剂中的协同作用提高了催化剂的活性和再生能力。Pt-Fe/CNT和Pd-Ni/CNT催化剂在使用5次后,仍然维持了较高的催化活性,表明该催化剂具有良好的重复利用性。
[Abstract]:......
【学位授予单位】：浙江大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：O643.36;TQ251.11

【参考文献】