非贵金属（Cu，Ni）催化剂的合成及其加氢性能研究

发布时间：2022-11-12 12:10

　　随着煤炭、石油、天然气等传统不可再生资源的日趋紧张,能源危机、环境污染问题变得日益严峻。因此可再生清洁能源的开发、利用变得迫在眉睫。木质纤维素生物质作为最丰富的有机碳源,具有储量丰富、易于获取、环境友好、可再生等优势,被公认为传统化石燃料的最佳代替品。但是,由于其含氧量过高、燃烧热值过低使其无法直接代替传统化石燃料。然而,通过建立有效的催化体系可以获得高效的生物燃料和高附加值的精细化学品,从而有效解决日益增长的能源需求。目前加氢脱氧（HDO）是解决这个问题最行之有效的途径,其关键是有针对性的构筑高活性、特异选择性以及良好稳定性的HDO催化剂。本论文以木质纤维素中的典型模型化合物香兰素为主要研究对象,针对在工业化实际应用中存在的催化条件苛刻,催化剂活性组分易流失、制备过程繁琐、在极性溶剂（尤其是水）中稳定性差、原子利用效率低等技术壁垒进行了深入研究。旨在通过绿色、简单的制备策略构筑高活性的非贵金属（Cu,Ni）催化剂,在相对温和的条件下实现不饱和醛酮化合物的选择性氢化,并通过先进的表征技术与理论计算揭示反应路径、催化机制以及催化剂与催化反应之间存在的构-效关系。主要研究内容和开展工作如下... 

【文章页数】：113 页

【学位级别】：博士

【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
    1.1 生物质的研究背景
    1.2 生物质的概述及利用
        1.2.1 生物质的概述
        1.2.2 生物质的利用与转化
    1.3 木质素基香兰素选择性加氢
        1.3.1 香兰素催化转化的概述
        1.3.2 香兰素催化转化为各种新型单体
    1.4 加氢脱氧催化剂
        1.4.1 均相加氢脱氧催化剂
        1.4.2 非均相加氢脱氧催化剂
    1.5 本论文的选题依据与研究内容
        1.5.1 选题依据
        1.5.2 研究内容
    参考文献
第二章 活性炭负载的铜催化剂(Cu/AC)及催化性能研究
    2.1 引言
    2.2 实验部分
        2.2.1 试剂与材料
        2.2.2 15wt%-Cu/AC催化剂的制备
        2.2.3 催化剂的表征
        2.2.4 香兰素直接加氢性能测试
        2.2.5 香兰素转移加氢性能测试
        2.2.6 产物分析
        2.2.7 计算方法
    2.3 结果与讨论
        2.3.1 Cu/AC催化剂结构解析和加氢脱氧性能研究
        2.3.2 合成参数对香兰素水相HDO催化活性的影响
        2.3.3 香兰素水相HDO反应条件的优化及反应路径的探究
        2.3.4 香兰素有机相的转移加氢
        2.3.5 香兰素有机相TH反应条件的优化及反应路径的探究
    2.4 本章小结
    参考文献
第三章 团簇及原子级铜构筑的亚纳米复合材料多功能催化性能研究
    3.1 引言
    3.2 实验部分
        3.2.1 试剂与材料
        3.2.2 Cu~0/Cu-doped SiO_2催化剂的制备
        3.2.3 催化剂的表征
        3.2.4 催化剂对香兰素及其他羰基化合物转移加氢性能测试
        3.2.5 催化剂对2-丙醇脱氢性能测试
        3.2.6 催化剂对香兰素加氢脱氧性能测试
        3.2.7 同位素示踪实验
        3.2.8 产物分析
        3.2.9 计算方法
    3.3 结果与讨论
        3.3.1 Cu~0/Cu-doped SiO_2催化剂的原子结构表征
        3.3.2 Cu~0/Cu-doped SiO_2催化剂的结构和形貌表征
        3.3.3 Cu~0/Cu-doped SiO_2的催化性能评价
        3.3.4 香兰素TH的反应动力学
        3.3.5 Cu~0/Cu-doped SiO_2催化剂的稳定性及放大性试验
        3.3.6 Cu物种的化学状态对香兰素TH反应的影响
        3.3.7 同位素示踪法探究香兰素TH反应机理及路径
        3.3.8 Cu~0/Cu-doped SiO_2催化剂对TH反应的通用性
    3.4 本章小结
    参考文献
第四章 芯-壳结构Cu@C催化剂及水相加氢脱氧性能研究
    4.1 引言
    4.2 实验部分
        4.2.1 试剂与材料
        4.2.2 中空介孔碳球的制备
        4.2.3 芯-壳结构Cu@C催化剂的制备
        4.2.4 催化剂的表征
        4.2.5 催化剂对香兰素水相HDO的性能测试
        4.2.6 产物分析
    4.3 结果与讨论
        4.3.1 中空介孔碳球的形貌表征
        4.3.2 芯-壳结构Cu@C催化剂的表征
        4.3.3 芯-壳结构Cu@C催化剂的催化性能评价
    4.4 本章小结
    参考文献
第五章 高度弥散Ni催化剂及水相加氢脱氧性能研究
    5.1 引言
    5.2 实验部分
        5.2.1 试剂与材料
        5.2.2 催化剂前驱体ZIF-8的制备
        5.2.3 HD-Ni/N-CMS催化剂的制备
        5.2.4 催化剂的表征
        5.2.5 催化剂对香兰素水相HDO的性能测试
        5.2.6 产物分析
    5.3 结果与讨论
        5.3.1 前驱体ZIF-8的形貌和结构表征
        5.3.2 HD-Ni/N-CMS催化剂的表征
        5.3.3 HD-Ni/N-CMS催化剂的催化性能评价
        5.3.4 催化剂的形貌和结构对香兰素水相HDO催化活性的影响
    5.4 本章小结
    参考文献
第六章 总结与展望
    6.1 总结
    6.2 展望
致谢
在读期间发表的学术论文与取得的其他研究成果


【参考文献】：
期刊论文
[1]Single atom accelerates ammonia photosynthesis[J]. Pengcheng Huang,Wei Liu,Zhihai He,Chong Xiao,Tao Yao,Youming Zou,Chengming Wang,Zeming Qi,Wei Tong,Bicai Pan,Shiqiang Wei,Yi Xie.  Science China（Chemistry）. 2018(09)



本文编号：3706341