含镍双金属催化剂上有/无外供氢条件下甘油氢解性能研究
发布时间：2021-11-22 22:03
随着生物柴油的大规模生产和应用,大量过剩的副产物甘油逐渐成为重要的生物质转换原料和平台化学品。通过加氢裂解的方法将甘油高选择性地转化为二元醇是甘油增值利用的重要途径,成为近年来工业界和学术界研究的热点。甘油氢解反应的关键在于催化剂的研究,在众多类型催化剂中,镍基催化剂以其造价低、制备方法灵活以及活性选择性易于调节等优点而广泛应用于目前甘油氢解反应研究中。本论文从含Ni双金属催化剂入手,在有外供氢源条件下考察了第二种金属（Pd、Co）的加入对甘油氢解反应性能的影响,重点研究了金属与金属、金属与载体以及金属与催化助剂之间的协同作用；其次,将甘油水溶液液相催化重整制氢（APR）和甘油异丙醇溶液催化氢转移制氢（CTH）分别引入甘油加氢制二元醇的催化反应体系中,进行无外供氢源条件下的甘油原位加氢反应研究。在所制备的多个系列含Ni双金属催化剂上考察了操作条件对甘油氢解性能的影响,结合现代物理化学表征方法详细探究了金属种类、载体性质和助剂添加等对催化剂结构及催化性能的影响。本文系统研究了不同加氢工艺和不同催化剂体系中甘油加氢催化剂的构效关系,并对其相应的反应机理进行了讨论。（1）制备了Pd-M系列双...
【文章来源】：华东理工大学上海市 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：134 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
1.1 研究背景
1.2 甘油氢解机理
1.2.1 脱水-加氢机理
1.2.2 脱氢-加氢机理
1.2.3 螯合机理
1.2.4 其他机理
1.3 甘油氢解催化剂
1.3.1 贵金属催化剂
1.3.2 非贵金属催化剂
1.3.3 双金属催化剂
1.4 催化剂助剂影响
1.4.1 酸/碱助剂
1.4.2 碱金属或碱土金属助剂
1.4.3 过渡金属氧化物助剂
1.4.4 稀土金属助剂
1.5 金属表面甘油分子及其衍生物的吸附
1.6 甘油氢解动力学研究
1.7 甘油原位加氢
1.7.1 甘油水相重整加氢
1.7.2 催化转移加氢
1.8 论文主要内容及创新点
1.8.1 研究目的
1.8.2 研究内容及创新点
第2章 催化剂制备、评价及表征方法
2.1 催化剂制备
2.1.1 实验试剂和仪器
2.1.2 催化剂制备方法
2.2 催化剂评价
2.2.1 反应装置及流程
2.2.2 反应产物分析
2.3 催化剂表征方法
2.3.1 N_2低温物理吸附(BET)
2.3.2 粉末X射线衍射(XRD)
2.3.3 透射电子显微镜(TEM)
2.3.4 扫描电子显微镜(SEM)
2.3.5 H_2程序升温还原(H_2-TPR)
2.3.6 NH_3程序升温脱附(NH_3-TPD)
2.3.7 X射线光电子能谱(XPS)
第3章 Pd-Ni双金属催化剂上甘油氢解性能研究
3.1 Pd-M双金属催化剂的制备
3.2 催化剂表征结果
3.2.1 N_2低温物理吸附
3.2.2 XRD
3.2.3 H_2-TPR
3.2.4 TEM
3.2.5 XPS
3.3 催化剂活性评价
3.3.1 载体对Pd-M双金属催化剂甘油氢解性能影响
3.3.2 温度影响
3.3.3 压力影响
3.3.4 反应时间
3.3.5 重复使用
3.4 反应机理讨论
3.5 本章小结
第4章 Ni-Co双金属催化剂上甘油氢解性能研究
4.1 Ni-Co双金属催化剂的制备
4.2 Ni-Co双金属催化剂结构和催化性能
4.2.1 N_2低温物理吸附
4.2.2 XRD
4.2.3 H_2-TPR
4.2.5 XPS
4.2.6 Ni-Co系列催化剂甘油氢解性能比较
4.3 Ce改性的Ni_1Co_3双金属催化剂结构和催化性能
4.3.1 N_2低温物理吸附
4.3.2 XRD
4.3.3 H_2-TPR
4.3.4 NH_3-TPD
4.3.6 TEM
4.3.7 Ce改性各催化剂上甘油氢解性能比较
4.4 操作条件对2.5 Ce-Ni_1Co_3催化剂上甘油氢解性能的影响
4.4.1 温度影响
4.4.2 压力影响
4.4.3 反应时间
4.5 Ni-Co双金属催化剂上甘油氢解反应历程
4.6 小结
第5章 Pt-Ni双金属催化剂上甘油水溶液原位加氢
5.1 热力学分析
5.1.1 甘油水溶液原位加氢反应原理
5.1.2 热力学计算
5.2 Raney Ni催化剂的制备和表征
5.2.1 催化剂制备
5.2.2 XRD表征
5.3 Raney Ni催化剂上甘油水溶液原位加氢
5.3.1 温度影响
5.3.2 N_2压力的影响
5.3.3 反应时间
5.3.4 催化剂用量影响
5.4 Pt-M双金属催化剂上甘油原位加氢反应性能研究
5.4.1 催化剂制备
5.4.2 金属种类对Pt-M双金属催化剂的影响
5.4.3 Pt-Ni双金属催化剂金属配比影响
5.5 Pt-Ni双金属催化剂上甘油原位加氢性能研究
5.5.1 温度影响
5.5.2 反应时间
5.5.3 反应压力的影响
5.5.4 原位加氢与有外供氢甘油氢解反应性能比较
5.6 Pt-Ni双金属催化剂表征结果
5.6.1 N_2低温物理吸附
5.6.2 XRD
5.6.3 H_2-TPR
5.6.4 SEM
5.7 本章小结
第6章 Ni-Cu双金属催化剂上甘油催化转移加氢
6.1 Ni-Cu双金属催化剂制备
6.2 Ni-Cu系列双金属催化剂甘油催化转移加氢
6.2.1 N_2低温物理吸附
6.2.2 XRD
6.2.3 H_2-TPR
6.2.4 SEM
6.2.5 Ni-Cu/Al_2O_3系列催化剂甘油催化转移加氢反应性能
6.3 ZnO对Ni-Cu双金属催化剂上甘油催化转移加氢性能影响
6.3.1 N_2低温物理吸附
6.3.2 XRD
6.3.3 H_2-TPR
6.3.4 SEM
6.3.5 ZnO添加量对15Ni-15Cu/Al_2O_3催化剂反应性能影响
6.3.6 反应时间影响
6.3.7 重复使用
6.3.8 反应机理探讨
6.4 本章小结
第7章 结论与展望
7.1 主要结论
7.2 创新点
7.3 展望
参考文献
致谢
附录
【参考文献】：
期刊论文
[1]Cu-ZnO-Al2O3复合催化剂上甘油选择氢解合成丙二醇[J]. 王帅,刘海超. 催化学报. 2014(05)
[2]Cu-MgO/USY催化甘油氢解制丙二醇（英文）[J]. 牛磊,魏瑞平,杨慧,李想,姜枫,肖国民. 催化学报. 2013(12)
[3]基于第一性原理方法研究ReOx在ReOx-Rh/ZrO2和ReOx-Ir/ZrO2催化的甘油氢解反应中的作用机制（英文）[J]. 关静,陈秀芳,彭功名,王喜成,曹泉,兰峥岗,牟新东. 催化学报. 2013(09)
[4]Thermodynamics of glycerol hydrogenolysis to propanediols over supported copper clusters: Insights from first-principles study[J]. GUAN Jing,WANG XiCheng,WANG XiaoYan,MU XinDong. Science China（Chemistry）. 2013(06)
[5]ZnO与骨架NiMo物理混合用于丙三醇催化重整-氢解制1,2-丙二醇（英文）[J]. 胡基业,刘晓钰,范义秋,谢颂海,裴燕,乔明华,范康年,张晓昕,宗保宁. 催化学报. 2013(05)
[6]制备方法对Ni/ZnO催化丙三醇重整-氢解性能的影响[J]. 胡基业,刘晓钰,王彬,裴燕,乔明华,范康年. 催化学报. 2012(08)
[7]甘油化学法制备1,3-丙二醇的研究进展[J]. 兰昭洪. 化工进展. 2012(S1)
[8]Ni2P/SiO2 和Ni/SiO2 催化剂甘油氢解反应性能比较:催化剂活性及产物选择性影响因素的探讨（英文）[J]. 黄金花,陈吉祥. 催化学报. 2012(05)
[9]ZnO对CuO-ZnO/Al2O3催化剂催化甘油氢解性能的影响[J]. 姚志龙,闵恩泽. 精细化工. 2011(09)
[10]甘油催化氢解制备1,2-丙二醇催化剂研究进展[J]. 黄志威,崔芳,左建良,陈静,夏春谷. 分子催化. 2011(03)
本文编号：3512518
【文章来源】：华东理工大学上海市 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：134 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
1.1 研究背景
1.2 甘油氢解机理
1.2.1 脱水-加氢机理
1.2.2 脱氢-加氢机理
1.2.3 螯合机理
1.2.4 其他机理
1.3 甘油氢解催化剂
1.3.1 贵金属催化剂
1.3.2 非贵金属催化剂
1.3.3 双金属催化剂
1.4 催化剂助剂影响
1.4.1 酸/碱助剂
1.4.2 碱金属或碱土金属助剂
1.4.3 过渡金属氧化物助剂
1.4.4 稀土金属助剂
1.5 金属表面甘油分子及其衍生物的吸附
1.6 甘油氢解动力学研究
1.7 甘油原位加氢
1.7.1 甘油水相重整加氢
1.7.2 催化转移加氢
1.8 论文主要内容及创新点
1.8.1 研究目的
1.8.2 研究内容及创新点
第2章 催化剂制备、评价及表征方法
2.1 催化剂制备
2.1.1 实验试剂和仪器
2.1.2 催化剂制备方法
2.2 催化剂评价
2.2.1 反应装置及流程
2.2.2 反应产物分析
2.3 催化剂表征方法
2.3.1 N_2低温物理吸附(BET)
2.3.2 粉末X射线衍射(XRD)
2.3.3 透射电子显微镜(TEM)
2.3.4 扫描电子显微镜(SEM)
2.3.5 H_2程序升温还原(H_2-TPR)
2.3.6 NH_3程序升温脱附(NH_3-TPD)
2.3.7 X射线光电子能谱(XPS)
第3章 Pd-Ni双金属催化剂上甘油氢解性能研究
3.1 Pd-M双金属催化剂的制备
3.2 催化剂表征结果
3.2.1 N_2低温物理吸附
3.2.2 XRD
3.2.3 H_2-TPR
3.2.4 TEM
3.2.5 XPS
3.3 催化剂活性评价
3.3.1 载体对Pd-M双金属催化剂甘油氢解性能影响
3.3.2 温度影响
3.3.3 压力影响
3.3.4 反应时间
3.3.5 重复使用
3.4 反应机理讨论
3.5 本章小结
第4章 Ni-Co双金属催化剂上甘油氢解性能研究
4.1 Ni-Co双金属催化剂的制备
4.2 Ni-Co双金属催化剂结构和催化性能
4.2.1 N_2低温物理吸附
4.2.2 XRD
4.2.3 H_2-TPR
4.2.5 XPS
4.2.6 Ni-Co系列催化剂甘油氢解性能比较
4.3 Ce改性的Ni_1Co_3双金属催化剂结构和催化性能
4.3.1 N_2低温物理吸附
4.3.2 XRD
4.3.3 H_2-TPR
4.3.4 NH_3-TPD
4.3.6 TEM
4.3.7 Ce改性各催化剂上甘油氢解性能比较
4.4 操作条件对2.5 Ce-Ni_1Co_3催化剂上甘油氢解性能的影响
4.4.1 温度影响
4.4.2 压力影响
4.4.3 反应时间
4.5 Ni-Co双金属催化剂上甘油氢解反应历程
4.6 小结
第5章 Pt-Ni双金属催化剂上甘油水溶液原位加氢
5.1 热力学分析
5.1.1 甘油水溶液原位加氢反应原理
5.1.2 热力学计算
5.2 Raney Ni催化剂的制备和表征
5.2.1 催化剂制备
5.2.2 XRD表征
5.3 Raney Ni催化剂上甘油水溶液原位加氢
5.3.1 温度影响
5.3.2 N_2压力的影响
5.3.3 反应时间
5.3.4 催化剂用量影响
5.4 Pt-M双金属催化剂上甘油原位加氢反应性能研究
5.4.1 催化剂制备
5.4.2 金属种类对Pt-M双金属催化剂的影响
5.4.3 Pt-Ni双金属催化剂金属配比影响
5.5 Pt-Ni双金属催化剂上甘油原位加氢性能研究
5.5.1 温度影响
5.5.2 反应时间
5.5.3 反应压力的影响
5.5.4 原位加氢与有外供氢甘油氢解反应性能比较
5.6 Pt-Ni双金属催化剂表征结果
5.6.1 N_2低温物理吸附
5.6.2 XRD
5.6.3 H_2-TPR
5.6.4 SEM
5.7 本章小结
第6章 Ni-Cu双金属催化剂上甘油催化转移加氢
6.1 Ni-Cu双金属催化剂制备
6.2 Ni-Cu系列双金属催化剂甘油催化转移加氢
6.2.1 N_2低温物理吸附
6.2.2 XRD
6.2.3 H_2-TPR
6.2.4 SEM
6.2.5 Ni-Cu/Al_2O_3系列催化剂甘油催化转移加氢反应性能
6.3 ZnO对Ni-Cu双金属催化剂上甘油催化转移加氢性能影响
6.3.1 N_2低温物理吸附
6.3.2 XRD
6.3.3 H_2-TPR
6.3.4 SEM
6.3.5 ZnO添加量对15Ni-15Cu/Al_2O_3催化剂反应性能影响
6.3.6 反应时间影响
6.3.7 重复使用
6.3.8 反应机理探讨
6.4 本章小结
第7章 结论与展望
7.1 主要结论
7.2 创新点
7.3 展望
参考文献
致谢
附录
【参考文献】：
期刊论文
[1]Cu-ZnO-Al2O3复合催化剂上甘油选择氢解合成丙二醇[J]. 王帅,刘海超. 催化学报. 2014(05)
[2]Cu-MgO/USY催化甘油氢解制丙二醇（英文）[J]. 牛磊,魏瑞平,杨慧,李想,姜枫,肖国民. 催化学报. 2013(12)
[3]基于第一性原理方法研究ReOx在ReOx-Rh/ZrO2和ReOx-Ir/ZrO2催化的甘油氢解反应中的作用机制（英文）[J]. 关静,陈秀芳,彭功名,王喜成,曹泉,兰峥岗,牟新东. 催化学报. 2013(09)
[4]Thermodynamics of glycerol hydrogenolysis to propanediols over supported copper clusters: Insights from first-principles study[J]. GUAN Jing,WANG XiCheng,WANG XiaoYan,MU XinDong. Science China（Chemistry）. 2013(06)
[5]ZnO与骨架NiMo物理混合用于丙三醇催化重整-氢解制1,2-丙二醇（英文）[J]. 胡基业,刘晓钰,范义秋,谢颂海,裴燕,乔明华,范康年,张晓昕,宗保宁. 催化学报. 2013(05)
[6]制备方法对Ni/ZnO催化丙三醇重整-氢解性能的影响[J]. 胡基业,刘晓钰,王彬,裴燕,乔明华,范康年. 催化学报. 2012(08)
[7]甘油化学法制备1,3-丙二醇的研究进展[J]. 兰昭洪. 化工进展. 2012(S1)
[8]Ni2P/SiO2 和Ni/SiO2 催化剂甘油氢解反应性能比较:催化剂活性及产物选择性影响因素的探讨（英文）[J]. 黄金花,陈吉祥. 催化学报. 2012(05)
[9]ZnO对CuO-ZnO/Al2O3催化剂催化甘油氢解性能的影响[J]. 姚志龙,闵恩泽. 精细化工. 2011(09)
[10]甘油催化氢解制备1,2-丙二醇催化剂研究进展[J]. 黄志威,崔芳,左建良,陈静,夏春谷. 分子催化. 2011(03)
本文编号：3512518
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