粘土負(fù)載金屬氧化物催化丙三醇脫水氧化反應(yīng)的活性位及作用的研究.pdf

1、丙三醇是生物柴油、肥皂生產(chǎn)工業(yè)和脂肪酸生產(chǎn)工業(yè)的副產(chǎn)物，是一種綠色、可再生的資源。以丙三醇為原料合成丙烯醛、丙烯酸等高附加值化學(xué)品已經(jīng)成為研究熱點(diǎn)。但是在丙三醇脫水反應(yīng)制備丙烯醛和丙三醇脫水氧化反應(yīng)制丙烯酸的過程中，對影響脫水、氧化的催化劑的活性位點(diǎn)的研究仍然較少。粘土催化劑是一種良好的固體酸催化劑，具有可調(diào)變的結(jié)構(gòu)和活性位點(diǎn)。本課題設(shè)計(jì)利用粘土催化劑和粘土催化劑負(fù)載金屬氧化物催化丙三醇脫水、丙三醇脫水氧化反應(yīng)，并研究催化過程中催化劑的

2、活性位點(diǎn)以及其對反應(yīng)的作用。本課題使用不同的酸改性調(diào)變海泡石的比表面積、孔道以及酸性位的強(qiáng)度和類型，將酸改性海泡石作為固體酸催化劑應(yīng)用于丙三醇催化脫水反應(yīng)。然后，將催化脫水效果最好的酸改性海泡石催化劑為基底，負(fù)載氧化釩，作為催化劑催化丙三醇脫水氧化反應(yīng)。
　　為了考察不同種類的酸以及不同濃度的該酸對海泡石結(jié)構(gòu)和酸性的酸類型和酸強(qiáng)度的影響，選用了鹽酸、硫酸、乙酸和磷酸四種不同強(qiáng)度的酸對海泡石進(jìn)行酸處理，并研究酸改性海泡石催化丙三醇脫

3、水反應(yīng)的催化性能。酸改性增大了海泡石的比表面積，改變了孔道分布，減弱了酸強(qiáng)度，增加了Br?nsted與Lewis酸性位的量。在反應(yīng)溫度為320 oC，載氣空氣流速為20ml/min，原料為15 wt.％丙三醇的反應(yīng)條件下，2mol/L鹽酸酸改性的海泡石（SPA-2）的催化效果最好：丙三醇的轉(zhuǎn)化率為92.9%，丙烯醛的選擇性為59.4%。用2mol/L SPA-2作為基底，通過浸漬法負(fù)載不同含量的氧化釩，考察在相同催化反應(yīng)條件下，不同焙燒

4、溫度和不同釩負(fù)載量對丙三醇脫水氧化反應(yīng)的催化效果。結(jié)果表明，在焙燒溫度為400oC，釩負(fù)載量為0.5wt.%的催化劑（0.5%V/SPA-2@400）的脫水氧化效果最好，丙三醇的轉(zhuǎn)化率為93.0%，丙烯酸的選擇性為3.9%，丙烯醛的選擇性為41.8%。
　　在對催化劑活性位的研究中發(fā)現(xiàn)，酸改性有助于提高海泡石的活性位，降低酸強(qiáng)度和改變酸性位（Br?nsted與Lewis）比例，從而提高丙三醇的轉(zhuǎn)化率以及丙三醇脫水產(chǎn)物丙烯醛的選擇性