纖維素水解-加氫耦合制備乙二醇的研究.pdf

1、乙二醇是重要的有機化工原料，廣泛應(yīng)用于食品、涂料、醫(yī)藥、紡織和印染等行業(yè)。纖維素是由葡萄糖通過β-1，4-糖苷鍵連接而成的天然多糖高分子聚合物，其通過水解-加氫耦合制備乙二醇具有大規(guī)模開發(fā)的前景。目前，催化纖維素水解氫化制備乙二醇均為常規(guī)催化劑，存在選擇性低、污染環(huán)境、腐蝕設(shè)備等缺點。因此，針對纖維素結(jié)構(gòu)復(fù)雜的特點研發(fā)新型的催化劑是必要的。
　　研究傳統(tǒng)催化劑Raney Ni和各種質(zhì)子酸催化纖維水解氫化反應(yīng)，其中RaneyNi和磷

2、鎢酸組合表現(xiàn)出較高的催化活性。具有獨特酸性、“準(zhǔn)液相”行為、腐蝕性小、Kiggen結(jié)構(gòu)的磷鎢酸和Raney Ni間的協(xié)同催化作用實現(xiàn)了纖維素的高轉(zhuǎn)化率，有利于催化葡萄糖選擇性C-C鍵斷裂后經(jīng)加氫生成乙二醇，提高乙二醇的選擇性。結(jié)果表明，較佳條件為:在纖維素0.5 g、Raney Ni0.1g、磷鎢酸0.02g、H2O25.0 mL、P(H2)5.0 MPa、245℃下反應(yīng)4h，纖維素轉(zhuǎn)化率為100％，乙二醇選擇性高達(dá)56.2％;此外，回

3、收的Raney Ni重復(fù)使用5次后，纖維素轉(zhuǎn)化率保持100％，乙二醇選擇性仍達(dá)到49.5％。
　　制備了具有開闊一維線型孔道的(M=Ru、Ni、Pd、Rh、Pt、Au)/SBA-15介孔分子篩催化劑，并通過XRD、SEM、TEM、H2-TPR、BET等一系列分析手段對其結(jié)構(gòu)、形態(tài)、性質(zhì)進(jìn)行了表征。結(jié)果表明，所合成樣品是預(yù)期的M/SBA-15催化劑。分別考察了不同金屬M/SBA-15和質(zhì)子酸種類（磷鎢酸、鎢酸、硅鎢酸）組合催化劑對催

4、化纖維素水解氫化反應(yīng)的影響。結(jié)果表明，磷鎢酸和Ru/SBA-15復(fù)合催化體系表現(xiàn)出較高活性，在纖維素0.5 g、Ru/SBA-150.1 g、磷鎢酸0.02 g、H2O25.0 mL、P(H2)5.0 MPa、245℃下反應(yīng)4h，纖維素轉(zhuǎn)化率為100％，乙二醇選擇性高達(dá)55.5％，但由于孔壁塌陷導(dǎo)致Ru/SBA-15催化劑重復(fù)使用性能差。
　　采用浸漬法，將TPA負(fù)載到Ru/SBA-15中制備了酸-金屬雙催化中心的TPA+Ru/S

5、BA-15復(fù)合型介孔分子篩催化劑，表征結(jié)果表明該催化劑具有酸性和金屬粒子分布均勻、密度大等優(yōu)點。詳細(xì)考察了相關(guān)因素對催化纖維素水解氫化反應(yīng)的影響，得出較佳的反應(yīng)條件，即纖維素0.5 g、TPA+Ru/SBA-150.1 g、H2O25.0mL、P(H2)5.0 MPa、反應(yīng)溫度245℃、反應(yīng)時間4h。在該條件下，纖維素轉(zhuǎn)化率為100％，乙二醇選擇性達(dá)47.7％?？疾炝嗽摯呋瘎┑闹貜?fù)使用性能，結(jié)果表明因孔壁塌陷，TPA+Ru/SBA-15