氧化鋁-碳復(fù)合材料負(fù)載鉑催化劑的制備及其不對(duì)稱(chēng)加氫性能研究.pdf

1、α-酮酸酯經(jīng)不對(duì)稱(chēng)催化加氫得到的手性α-羥基酸酯,廣泛應(yīng)用于手性藥物、農(nóng)藥、香精香料及食品添加劑等精細(xì)化學(xué)品的合成中。氧化鋁負(fù)載的鉑催化劑在α-酮酸酯不對(duì)稱(chēng)加氫中能夠取得優(yōu)異的光學(xué)選擇性,但重復(fù)利用性能不佳;介孔碳負(fù)載的鉑催化劑重復(fù)利用性能突出,但光學(xué)活性較低。本文針對(duì)單一載體負(fù)載鉑催化劑存在的缺點(diǎn),將氧化鋁和介孔碳結(jié)合起來(lái),制備了一系列氧化鋁-碳復(fù)合材料,并作為載體制備負(fù)載型鉑催化劑,應(yīng)用到α-酮酸酯(2-氧-4-苯基丁酸乙酯和丙酮酸

2、乙酯)的不對(duì)稱(chēng)加氫反應(yīng)中,考察了載體中氧化鋁的量,催化劑制備過(guò)程中浸漬溶劑、還原方法對(duì)催化性能的影響,結(jié)合催化劑表征,得到以下主要結(jié)果:
　　1.采用螯合輔助溶劑揮發(fā)共組裝法制備氧化鋁-碳復(fù)合材料,考察了氧化鋁含量對(duì)復(fù)合材料結(jié)構(gòu)性質(zhì)的影響。通過(guò)熱重分析、X-射線(xiàn)衍射儀、N2物理吸附以及透射電子顯微鏡表征發(fā)現(xiàn),氧化鋁均勻分散于介孔碳結(jié)構(gòu)中,并且,引入氧化鋁能夠增強(qiáng)介孔碳骨架的結(jié)構(gòu)剛性,當(dāng)氧化鋁含量為5 wt％-15 wt%時(shí),復(fù)合材

3、料具有有序的介孔孔道結(jié)構(gòu)和較大的孔徑。X-射線(xiàn)光電子能譜表征結(jié)果還發(fā)現(xiàn),復(fù)合材料表面仍然存在較多的-C-O-基團(tuán),說(shuō)明復(fù)合材料中碳組分未完全碳化。
　　2.將氧化鋁-碳復(fù)合材料作為載體用于負(fù)載鉑納米粒子,考察了載體中氧化鋁含量、浸漬溶劑以及還原方法對(duì)催化劑結(jié)構(gòu)性質(zhì)及催化性能的影響。結(jié)果表明:
　　a)介孔碳復(fù)合材料中氧化鋁含量為10 wt%-15 wt%時(shí),最有利于鉑納米粒子的分散,并且在催化劑高溫還原之后仍能保持較好的孔道

4、結(jié)構(gòu);氧化鋁含量為15 wt%的復(fù)合材料負(fù)載的鉑催化劑在不對(duì)稱(chēng)加氫反應(yīng)中催化性能最好,在2-氧-4-苯基丁酸乙酯不對(duì)稱(chēng)加氫中取得最高84.8%的光學(xué)收率,優(yōu)于傳統(tǒng)Pt/Al2O3和Pt/C催化劑,在丙酮酸乙酯不對(duì)稱(chēng)加氫中也能取得最高87.5%的光學(xué)選擇性,優(yōu)于傳統(tǒng)Pt/C催化劑。
　　b)研究鉑前體三種不同浸漬溶劑對(duì)催化劑性質(zhì)的影響時(shí)發(fā)現(xiàn),乙醇作為浸漬溶劑時(shí)得到的催化劑鉑納米粒子最小,乙醇和水混合溶劑制備的催化劑鉑粒子最大;而水作

5、為浸漬溶劑時(shí)得到的鉑納米粒子尺寸大小最有利于其在2-氧-4-苯基丁酸乙酯和丙酮酸乙酯不對(duì)稱(chēng)加氫反應(yīng)中取得高的光學(xué)選擇性。
　　c)考察一步高溫還原和液相還原對(duì)催化劑性能影響時(shí)發(fā)現(xiàn),不同的還原方法對(duì)催化劑結(jié)構(gòu)性質(zhì)、表面元素及含量等有很大影響;還原溫度的升高和預(yù)先的液相還原均會(huì)導(dǎo)致催化劑結(jié)構(gòu)的破壞,并減少催化劑表面殘余氯的量;600℃氫氣直接還原的催化劑表面無(wú)殘余氯的存在,并且表現(xiàn)出最優(yōu)的催化性能。
　　d)在最優(yōu)條件下(氧化鋁