納米金屬催化糠醛和直鏈醇的氧化縮合反應(yīng)研究.pdf

1、目前，隨著化石能源的大量消耗及環(huán)境污染問題日益加劇，發(fā)展生物質(zhì)利用技術(shù)引起了人們的廣泛關(guān)注。其中，糠醛作為一種生物質(zhì)衍生的常見平臺化合物，可以通過加氫、氧化、酯化、還原胺化等反應(yīng)合成高附加值的化學(xué)品；因此，開展糠醛催化轉(zhuǎn)化研究具有重要的科學(xué)意義和應(yīng)用價(jià)值。
　　本論文中，以納米金屬為催化劑，主要研究了糠醛經(jīng)氧化縮合、氧化酯化與氧化縮合-加氫合成各種精細(xì)化學(xué)品的反應(yīng)過程。首先，采用沉積沉淀法制備了不同載體負(fù)載的納米金固體催化劑，并將

2、其應(yīng)用于催化糠醛和正丙醇或甲醇的氧化反應(yīng)。研究發(fā)現(xiàn)，在分子氧存在下，糠醛和正丙醇間主要發(fā)生氧化縮合反應(yīng)，而糠醛與甲醇之間則主要發(fā)生氧化酯化反應(yīng)；例如，以Au/FH(FexOy-HAP)為催化劑，以K2CO3為助劑，以O(shè)2為氧化劑，140℃反應(yīng)4h以后，在“糠醛-正丙醇-O2”體系當(dāng)中，糠醛的轉(zhuǎn)化率為94％，主產(chǎn)物2-甲基-3-(2-呋喃基)丙烯醛的選擇性高達(dá)97%；在“糠醛-甲醇-O2”體系中，糠醛的轉(zhuǎn)化率為93%，糠酸甲酯的選擇性為9

3、9%。進(jìn)而，對Au/FH催化劑做了5次的循環(huán)實(shí)驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)目標(biāo)產(chǎn)物的收率均在90%以上，說明催化劑在該反應(yīng)中能保持很好的穩(wěn)定性；最后，通過對催化劑進(jìn)行XRD、TEM、BET、TPD等表征測試，對反應(yīng)結(jié)果做出了合理的解釋。
　　其次，考察了不同納米金催化劑催化糠醛和乙醇之間的反應(yīng)情況，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，以Au/Al2O3為催化劑，以K2CO3為助劑，以O(shè)2為氧化劑，140℃反應(yīng)4h以后，糠醛和乙醇也能反生氧化縮合反應(yīng)，糠醛轉(zhuǎn)化率為94%，3-(

4、2-呋喃基)丙烯醛的選擇性為75%；另外，還對不同助劑，不同時(shí)間，不同溫度的影響進(jìn)行了研究，于總結(jié)催化反應(yīng)規(guī)律的基礎(chǔ)上，提出了糠醛與乙醇發(fā)生氧化縮合的反應(yīng)機(jī)理。
　　最后，采用浸漬法制備了不同載體負(fù)載的納米鉑固體催化劑，并對催化劑進(jìn)行了XRD、BET、TEM、SEM、TPD、UV-vis等表征測試，進(jìn)而將它們運(yùn)用到糠醛和脂肪醇的氧化縮合-加氫反應(yīng)中。研究發(fā)現(xiàn)，以糠醛為底物，以Pt/FH為催化劑，以K2CO3為助劑，使用O2為氧源，

5、在140℃下反應(yīng)4h，在乙醇中，糠醛的轉(zhuǎn)化率為93%，3-(2-呋喃基)丙烯醛的選擇性為67%；在正丙醇中，糠醛的轉(zhuǎn)化率為90%，2-甲基-3-(2-呋喃基)丙烯醛的選擇性為90%。另一方面，待氧化縮合的反應(yīng)結(jié)束之后，將正丙醇中的反應(yīng)混合物一并轉(zhuǎn)移至加氫反應(yīng)釜當(dāng)中通入5.0 MPa氫氣，于220℃下反應(yīng)4h時(shí)，發(fā)現(xiàn)氧化縮合的反應(yīng)產(chǎn)物2-甲基-3-(2-呋喃基)丙烯醛加氫過程的轉(zhuǎn)化率為87%，主產(chǎn)物2-甲基-3-(2-呋喃基)丙醇選擇性為