乙酰丙酸乙酯及糠醇转化为γ-戊内酯的双功能催化研究

发布时间：2022-10-30 09:33

　　生物质是自然界中储存最丰富且廉价的可再生有机碳资源。γ-戊内酯（GVL）作为一种重要的生物质衍生化合物,在燃料、化工、食品等领域具有广阔的应用,是公认的基础化工原料替代品之一。探索出绿色、经济、高效的GVL合成路线是目前生物质资源利用领域研究的热点问题。本文为乙酰丙酸乙酯及糠醇合成GVL设计并制备了高效的镍基催化剂和酸催化剂,研究了金属-酸、双酸催化剂在反应中的催化反应规律,主要研究内容如下:（1）以柠檬酸为还原剂,硝酸镍为镍源,采用固相研磨-原位还原法制备出一系列不同柠檬酸和硝酸镍摩尔比（C6H8O7/Ni）的无载体磁性介孔Ni-X催化剂。改变柠檬酸用量可以改变柠檬酸镍前驱体还原程度,并调节Ni-X催化剂的孔结构及Ni O含量。C6H8O7/Ni摩尔比为1.2:1的Ni催化剂（Ni-1.2）在乙酰丙酸乙酯（EL）转移加氢合成GVL反应中具有最高的催化活性。最优反应条件下,EL完全转化,GVL的选择性可达99.1%。表征结果表明,Ni-1.2的优异催化性能可归因于:Ni-1.2均一的介孔结构和较高的比表面积,降低了反应分子的扩散阻力,使得Ni活性中心得以充分利用;催化剂表面少量Ni O... 

【文章页数】：102 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
    1.1 前言
    1.2 γ-戊内酯的简介
        1.2.1 γ-戊内酯的结构与基本性质
        1.2.2 γ-戊内酯的应用
    1.3 生物质衍生物合成γ-戊内酯的研究现状
        1.3.1 生物质资源及其在能源领域的应用简介
        1.3.2 生物质合成γ-戊内酯的路线分析
        1.3.3 纤维素、半纤维素转化为γ-戊内酯
        1.3.4 糖类转化为γ-戊内酯
        1.3.5 糠醛、糠醇转化为γ-戊内酯
        1.3.6 乙酰丙酸(酯)转化为γ-戊内酯
    1.4 选题的意义、创新点及研究内容
        1.4.1 选题的意义与创新点
        1.4.2 研究内容
第二章 无载体介孔Ni催化乙酰丙酸乙酯合成γ-戊内酯
    2.1 引言
    2.2 实验部分
        2.2.1 实验试剂及仪器
        2.2.2 催化剂的制备
        2.2.3 催化剂的表征
        2.2.4 催化剂的活性评价
        2.2.5 产物定性及定量分析
    2.3 结果与讨论
        2.3.1 催化剂的结构表征
        2.3.2 还原剂对催化剂性能的影响
        2.3.3 柠檬酸用量对催化剂性能的影响
        2.3.4 催化剂用量对反应的影响
        2.3.5 反应温度对反应的影响
        2.3.6 反应时间对反应的影响
        2.3.7 不同醇源对反应的影响
        2.3.8 底物适用性考察
        2.3.9 催化剂的重复使用性能
        2.3.10 酸中心作用及协同机理
    2.4 本章小结
第三章 Ni/E-cat协同催化乙酰丙酸乙酯合成γ-戊内酯
    3.1 引言
    3.2 实验部分
        3.2.1 实验试剂及仪器
        3.2.2 催化剂的制备
        3.2.3 催化剂的表征
        3.2.4 催化剂的活性评价
        3.2.5 产物定性及定量分析
    3.3 结果与讨论
        3.3.1 催化剂的结构表征
        3.3.2 FCC平衡剂(E-cat)的催化性能
        3.3.3 不同镍负载量的w-Ni/E-cats的催化性能
        3.3.4 催化剂用量对反应的影响
        3.3.5 反应温度和时间对反应的影响
        3.3.6 底物与溶剂的扩展
        3.3.7 协同催化机理及反应路径探究
        3.3.8 催化剂的重复使用性能
    3.4 本章小结
第四章 Zr-P/TS催化糠醇一锅法转化为乙酰丙酸酯和 GVL
    4.1 引言
    4.2 实验部分
        4.2.1 实验试剂及仪器
        4.2.2 催化剂的制备
        4.2.3 催化剂的表征
        4.2.4 催化剂的活性评价
        4.2.5 产物定性及定量分析
    4.3 结果与讨论
        4.3.1 催化剂的结构表征
        4.3.2 不同温度下TS-1的催化性能
        4.3.3 TS-1负载磷钨酸对反应的影响
        4.3.4 TS-1负载氧化锆对反应的影响
        4.3.5 双功能Zr-P/TS-1催化剂的催化性能
        4.3.6 反应因素的考察
        4.3.7 催化剂的重复使用性能
        4.3.8 反应路线及机理的探究
    4.4 本章小结
第五章 结论与展望
    5.1 结论
    5.2 展望
参考文献
攻读硕士期间发表的论文
致谢


【参考文献】：
期刊论文
[1]In situ synthesis of biomass-derived Ni/C catalyst by self-reduction for the hydrogenation of levulinic acid to γ-valerolactone[J]. Shuqi Fang,Zhibing Cui,Yuting Zhu,Chenguang Wang,Jing Bai,Xinghua Zhang,Ying Xu,Qiying Liu,Lungang Chen,Qi Zhang,Longlong Ma.  Journal of Energy Chemistry. 2019(10)
[2]废FCC催化剂复活再生及结构变化研究[J]. 卢国俭,刘培,朱英杰,邹翔.  稀有金属. 2016(12)
[3]我国生物质能源发展现状及分析[J]. 纪道玉.  化工设计通讯. 2016(04)
[4]生物质能分布式利用发展趋势分析[J]. 吴创之,阴秀丽,刘华财,陈勇.  中国科学院院刊. 2016(02)
[5]生物质转化合成新能源化学品乙酰丙酸酯[J]. 彭林才,林鹿,李辉.  化学进展. 2012(05)
[6]柠檬酸镍前驱体热分解制备镍酸镁复氧化物纯相[J]. 蒋亚琪,章慧,毛少瑜,周朝晖,万惠霖.  无机化学学报. 2001(06)



本文编号：3698641