甲酸分解制氢及催化转移加氢反应

发布时间：2017-10-03 13:40

  本文关键词：甲酸分解制氢及催化转移加氢反应

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【摘要】：甲酸分子中含有4.4 wt%的氢,是众所周知的氢源。在催化剂的作用下,甲酸在常温、常压即可分解成H2和CO2。由于甲酸在常温下为液体,作为氢源储运方便,相对于高压H2,在安全方面具有很大优势。此外,甲酸具有良好的选择还原性,反应条件温和,后处理简便,因此广泛应用于催化转移加氢反应中,可以使羰基、硝基等多种化合物还原。本文采用浸渍法,以PdCl2为钯源,制备了Pd/AC催化剂。采用N2等温吸附脱附、TPR、XRD、TEM等技术对Pd/AC进行了表征,结果表明,随着Pd负载量的增加,Pd颗粒的粒径逐渐增大,分散程度变差,出现了团聚现象。用于甲酸分解反应,当甲酸水溶液浓度为0.1 mol/L、催化剂负载量为5 wt%、催化剂用量为0.010 g/mL甲酸水溶液、反应温度100℃、反应时间1 h时,甲酸转化率达到97.8%,氢气选择性为99.4%。在循环使用初期,活性下降不明显;当循环使用第5次时,甲酸转化率降低为88.6%,而H2选择性基本保持不变(99%)。表征发现,Pd/AC催化剂的失活原因为Pd金属的流失。以甲酸为氢源,研究了Pd/AC催化苯转移加氢反应和苯酚转移加氢反应。对于苯转移加氢反应,改变反应条件,苯转化率和环己烯选择性仍然很低,这是由于甲酸分解反应所提供的压力较低所造成的;此外Pd催化剂上更易于得到深度加氢产物环己烷。对于苯酚转移加氢反应,当0.25 mol/L苯酚水溶液用量为10 m L,甲酸用量为400μL,N2为0.3 MPa、催化剂用量为0.05 g/m L苯酚水溶液、反应温度70℃、反应时间4 h时,苯酚转化率为65.3%,环己酮选择性为96.2%。采用大比表面的AC载体(908.5m2/g)制备Pd/AC,表征发现Pd在大比表面AC上分散程度更好。将其用于催化苯酚转移加氢反应,实验结果表明大比表面的Pd/AC具有更高的活性,可以使苯酚完全转化,环己酮选择性为57.6%。
【关键词】：甲酸 分解 Pd/AC 转移加氢 苯 苯酚
【学位授予单位】：河北工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TQ116.2
【目录】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-9
• 第一章 绪论9-21
• 1.1 前言9
• 1.2 氢能源9-10
• 1.3 甲酸分解制氢反应研究10-14
• 1.3.1 甲酸的性质10-11
• 1.3.2 甲酸分解制氢催化剂11-14
• 1.4 催化转移加氢反应研究14-20
• 1.4.1 反应条件14
• 1.4.2 催化剂14-16
• 1.4.3 氢供体16-17
• 1.4.4 反应类型17-20
• 1.5 本文研究内容20-21
• 第二章 实验方法21-31
• 2.1 化学原料与试剂21-22
• 2.2 实验仪器22-23
• 2.3 催化剂制备23
• 2.4 表征及测试方法23-24
• 2.4.1 程序升温还原（TPR）23
• 2.4.2 X-射线衍射（XRD）23
• 2.4.3 比表面分析23
• 2.4.4 透射电子显微镜（TEM）23
• 2.4.5 ICP分析23-24
• 2.5 甲酸分解反应24
• 2.6 以甲酸为氢源催化转移加氢反应24
• 2.6.1 以甲酸为氢源催化苯转移加氢反应24
• 2.6.2 以甲酸为氢源催化苯酚转移加氢反应24
• 2.7 产物分析24-31
• 2.7.1 产物定性分析24-26
• 2.7.2 产物定量分析26-31
• 第三章 甲酸分解反应的研究31-43
• 3.1 引言31
• 3.2 Pd/AC催化剂的表征31-35
• 3.2.1 TPR表征31-32
• 3.2.2 N2等温吸附-脱附表征32-33
• 3.2.3 XRD表征33
• 3.2.4 TEM表征33-35
• 3.3 甲酸分解反应的研究35-42
• 3.3.1 反应时间对甲酸分解反应的影响35-36
• 3.3.2 反应温度对甲酸分解反应的影响36-37
• 3.3.3 催化剂用量对甲酸分解反应的影响37-38
• 3.3.4 负载量对甲酸分解反应的影响38-39
• 3.3.5 甲酸浓度对甲酸分解反应的影响39
• 3.3.6 Pd/AC催化剂的重复使用性能考察39-42
• 3.4 小结42-43
• 第四章 以甲酸为氢源催化转移加氢反应43-55
• 4.1 引言43
• 4.2 以甲酸为氢源催化苯转移加氢反应43-49
• 4.2.1 活性炭在苯-水两相中的分布44-47
• 4.2.2 催化剂用量对苯转移加氢反应的影响47
• 4.2.3 Pd负载量对苯转移加氢反应的影响47-48
• 4.2.4 反应温度对苯转移加氢反应的影响48-49
• 4.2.5 小结49
• 4.3 以甲酸为氢源催化苯酚转移加氢反应49-54
• 4.3.1 N2压力对苯酚转移加氢反应的影响49-50
• 4.3.2 催化剂用量对苯酚转移加氢反应的影响50-51
• 4.3.3 反应温度对苯酚转移加氢反应的影响51-52
• 4.3.4 反应时间对苯酚转移加氢反应的影响52
• 4.3.5 载体比表面积对苯酚转移加氢反应的影响52-54
• 4.4 小结54-55
• 第五章 结论55-57
• 参考文献57-63
• 攻读学位期间所取得的相关科研成果63-65
• 致谢65

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前10条

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本文编号：965543