高效催化糠醛選擇加氫催化劑的研究.pdf

1、隨著化石能源的日益枯竭及環(huán)境問(wèn)題的日益突出，開(kāi)發(fā)利用生物質(zhì)能源已成為近些年來(lái)研究的焦點(diǎn)。其中糠醛作為一種重要的生物質(zhì)平臺(tái)分子其生產(chǎn)已進(jìn)入工業(yè)化規(guī)模，然而其性質(zhì)不穩(wěn)定、利用率低等缺點(diǎn)促使我們對(duì)其轉(zhuǎn)化為更有效的具有高附加值的下游產(chǎn)品。在眾多的反應(yīng)鏈中加氫脫氧（HDO）路徑產(chǎn)生2-甲基呋喃（MF）反應(yīng)具有較高的研究?jī)r(jià)值。MF是生產(chǎn)呋喃基化合物，戊二醇等重要的化工原料，也是制藥領(lǐng)域的重要中間體，亦可以作為良好的燃油添加劑。然而糠醛液相加氫制備M

2、F的研究甚少，開(kāi)發(fā)具有良好催化活性及穩(wěn)定性的催化劑對(duì)完善此反應(yīng)路徑具有較高的研究意義。
　　本研究主要內(nèi)容包括：⑴采用Sol-Gel方法制備了鎳鐵尖晶石擔(dān)載的釕催化劑，以糠醛加氫制備MF反應(yīng)對(duì)催化劑進(jìn)行評(píng)價(jià)。采用TG-DTG、XRD、N2物理吸附、SEM、XPS、H2-TPR等表征手段對(duì)該催化劑的物理化學(xué)性能進(jìn)行了表征。結(jié)果表明，該催化劑具有良好的Ru分散度，在300oC-500oC焙燒時(shí)催化劑有較大的比表面積，300 oC時(shí)比表

3、高達(dá)354 m2/g，而500 oC焙燒時(shí)仍然保持較高的比表93m2/g。隨著焙燒溫度的提高鎳鐵尖晶石的晶型不斷完備，顆粒逐漸變大。在制備MF的反應(yīng)中該催化劑顯示出良好的催化活性。考察了反應(yīng)溫度、時(shí)間、Ru擔(dān)載量及焙燒溫度對(duì)該反應(yīng)的影響，且得到在較為溫和的反應(yīng)條件下：180oC，2.1MPaN2，異丙醇?xì)湓雌淇啡┺D(zhuǎn)化率在97%以上，且MF收率高達(dá)83%。⑵通過(guò)改變Ni/Fe比例考察了不同比例的鎳鐵催化劑在負(fù)載及非負(fù)載釕情況下的催化活性，

4、以及通過(guò)對(duì)比實(shí)驗(yàn)及循環(huán)性實(shí)驗(yàn)考察了該催化劑具有高活性的原因及相應(yīng)的穩(wěn)定性能。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明Ni/Fe不同比例的催化劑在還原后其物相存在明顯的差異，F(xiàn)eNi合金的比例對(duì)催化該反應(yīng)有較大的影響。此外Ru物種同F(xiàn)eNi合金之間的協(xié)同作用是獲得高催化活性的主要原因。循環(huán)實(shí)驗(yàn)表明以Ni/Fe=0.5:1負(fù)載的釕催化劑具有最佳的穩(wěn)定性，五次循環(huán)使用之后催化活性沒(méi)有發(fā)生明顯改變，根據(jù)XRD測(cè)試表明鐵紋石相的存在對(duì)穩(wěn)定催化劑具有積極作用。反應(yīng)前后的TEM

5、、ICP、XPS等表征測(cè)試在結(jié)構(gòu)穩(wěn)定與化學(xué)穩(wěn)定兩方面印證了該催化劑具有良好的穩(wěn)定性。⑶考察了Cu摻雜的NiFe尖晶石對(duì)糠醛水相加氫重排制備環(huán)戊酮（CPO）的反應(yīng)。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明該催化劑具有較高的催化活性，Cu的摻雜能夠有效的控制環(huán)戊酮產(chǎn)物的過(guò)度加氫，摻雜量為25%時(shí)得到最佳的反應(yīng)效果：160oC，4MPa，1h，轉(zhuǎn)化率100%，CPO收率65%。經(jīng)XPS分析知，Cu的摻雜能夠引起尖晶石的晶格變化，且Cu與FeNi合金的相互作用是導(dǎo)致其選擇