碳酸氧镧催化甘油合成碳酸甘油酯的研究

摘要

生物柴油具有和石化柴油相似的理化性质，且生物柴油可循环利用、可降解、无毒等特性使其成为替代石化柴油的最佳选择。而在生物柴油的产业过程中，产生了大量的副产物——甘油。为了保持甘油原有市场的平衡，提高甘油的附加值，促进生物柴油产业的发展，开发高附加值的甘油衍生物已成为研究的重点。碳酸甘油酯是最有吸引力的衍生物之一，本文将沉淀法制备的纯相 La2O2CO3催化剂和浸渍法制备的NiCu负载的NiCu/La2O2CO3催化剂用于催化甘油和尿素转化为碳酸甘油酯，取得较高活性。采用X射线衍射（XRD）、扫描电子显微镜（SEM）、透射电子显微镜（TEM）、BET比表面积、X射线光电子能谱（XPS）、程序升温脱附（TPD）等手段对催化剂的结构进行表征，优化了合成碳酸甘油酯反应的最佳条件，初步研究了催化剂的结构与性能之间的构效关系。
　　沉淀法制备的纯相La2O2CO3催化剂的催化结果表明：在反应温度145℃，甘油与尿素的摩尔比为1:1，反应时间1 h，催化剂用量为3％（以甘油质量计）时，甘油的转化率最高为83.69%，碳酸甘油酯的选择性最高为83.74%，与商品的La2O3催化剂相比，具备较高的碳酸甘油酯收率。该催化剂在合成碳酸甘油酯的反应中，转化频率（TOF）为304 mmol/g·h。
　　为了进一步提高催化剂的催化活性，使用浸渍法制备了NiCu负载的NiCu/La2O2CO3催化剂。当负载量为10%，反应温度145℃，反应时间1 h，甘油与尿素摩尔比为1:1，催化剂用量为0.67%，甘油的转化率最高为79.73%，碳酸甘油酯的选择性最高为79.75%。NiCu(10)/La2O2CO3催化剂在合成碳酸甘油酯反应中的TOF高达2547 mmol/g·h，活性较改性前增长了7倍多。TPD分析结果显示，改性后催化剂的高强度碱性位（Td>400℃）的增加是催化活性增加的主要原因。
　　本研究成功制备了用于催化甘油合成碳酸甘油酯的催化剂，该催化剂展现出较好的催化活性以及稳定性，对于甘油的催化转化具有重要的指导作用。

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第一章 绪论

1.1研究背景

1.2选题依据与意义

第二章 材料与实验方法

2.1 化学试剂与仪器

2.2 催化剂的制备方法

2.3 催化剂催化合成碳酸甘油酯

2.4 催化剂的表征

第三章 La2O2CO3的制备及其催化合成碳酸甘油酯

3.1 背景

3.2 技术路线

3.3 结果与讨论

3.4 催化剂的表征

3.5 本章小结

第四章 NiCu/La2O2CO3的制备及其催化合成碳酸甘油酯

4.1背景

4.2 技术路线

4.3 结果与讨论

4.4 催化剂的表征

4.5 反应机理

4.6 本章小结

第五章 总结与展望

5.1 总结

5.2 展望

参考文献

在学期间发表论文清单

致谢