基于1,3-丙二醇选择性氧化转化反应的氧化物载金的催化剂研究

摘要

1,3-丙二醇作为重要的生物基多元醇，通过贵金属催化剂的氧化转化反应一锅法可以生产多种高附加值的酯类产品，是非常有价值的研究方向，但目前存在催化性能不高的问题。为了获得催化1,3-丙二醇选择性氧化的高性能纳米金催化剂，通过调研相关领域的文献，发现催化剂载体和制备方法是影响催化活性的主要因素。在此基础上，重点选择了氧化锌和氧化铝为催化剂载体作为课题的研究对象。主要研究内容如下：
　　(1)以沉淀法制备的 ZnO为载体，采用溶胶-沉积法合成了高选择性的Au/ZnO催化剂，用于1,3-丙二醇选择性氧化转化的反应。研究了载体焙烧温度、保护剂PVA用量、金溶胶合成温度、金负载量及催化剂循环利用对反应的影响，且优化了反应温度和反应压力，并对催化剂进行了XRD、TEM及UV-VIS表征。结果表明，当保护剂用量为PVA: Au=1:4(m/m)、金溶胶合成温度为25°C和金负载量为1w％时制备的Au/ZnO对1,3-丙二醇氧化酯化反应的催化活性最好，在100°C和pO2=2MPa条件下反应4 h，1,3-丙二醇的转化率达82.8%，3-羟基丙酸甲酯的选择性达95.4%。Au/ZnO催化剂循环利用4次后催化性能(转化率和选择性)无明显下降仍保持较高的活性。
　　(2)以商业化的纳米氧化铝为载体，采用沉积-沉淀法合成了高活性的Au/Al2O3催化剂，用于1,3-丙二醇选择性氧化转化的反应。研究了催化剂焙烧温度、反应时间及催化剂循环利用对反应的影响，并对催化剂进行了XRD、TEM、NH3-TPD和CO2-TPD等表征。结果表明，焙烧温度会改变催化剂的酸碱性从而影响Au/Al2O3催化剂的催化活性。350°C下焙烧制备的Au/Al2O3催化剂具有适量的酸碱中心，对1,3-丙二醇选择性氧化酯化生成3-羟基丙酸甲酯反应的催化活性最好，此时1,3-丙二醇的转化率达92%，3-羟基丙酸甲酯的选择性达88.5%。

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第一章 绪论

1.1 引言

1.2 金催化醇选择性氧化成醛、酮及酸的研究进展

1.3 金催化醇选择性氧化成酯的研究进展

1.4 影响纳米金催化的因素

1.5 论文选题依据、创新之处及主要工作

第二章 实验部分

2.1 试剂及气体

2.2 实验仪器

2.3 催化剂的制备

2.4 催化反应研究

2.5 催化剂的表征

第三章 氧化锌负载的金纳米粒子的制备及其在1,3-丙二醇氧化酯化反应中的应用研究

3.1 引言

3.2 实验方法

3.3 催化剂的表征

3.4 1,3-丙二醇氧化酯化反应结果

3.5 结 论

第四章 氧化铝负载的金纳米粒子的制备及其在1,3-丙二醇氧化酯化反应中的应用研究

4.1 引言

4.2 实验方法

4.3 催化剂的表征

4.4 1,3-丙二醇氧化酯化反应结果

4.5 结 论

致谢

参考文献

附录