镍基纳米催化剂调控下苯甲酸和肉桂酸加氢反应的研究

摘要

在催化反应研究中，不饱和化合物的催化加氢反应一直是国内外研究的热点。目前，以Pd、Pt、Ru、Rh等为代表的贵金属催化剂在催化加氢反应中表现出高的活性和稳定性，部分已经应用于实际生产中。但贵金属催化剂昂贵的价格在一定程度上限制了它的应用。因此，进行价格低廉且具有高活性和稳定性的非贵金属催化剂的设计和制备是非常有必要的。基于此，本文使用价格相对较低的镍为催化剂的活性组分，设计并制备了一系列高活性的镍基纳米催化剂，并应用于苯甲酸和肉桂酸的加氢反应中。
　　首先，采用化学还原法制备了单宁酸改性的非晶态镍硼催化剂 NiB-TA，并以苯甲酸加氢制备环己甲酸为模型反应对多不饱和化合物中的芳环加氢进行了研究。该催化剂在苯甲酸加氢反应中具有很好的活性，苯甲酸的转化率为98.8％，环己甲酸的选择性为94.1%。通过表征发现，相比于传统方法制备的镍硼非晶态合金催化剂，单宁酸的添加可以有效地提高活性组分的分散性，使催化剂具有更多的活性中心，从而使NiB-TA催化剂的活性显著提高。
　　然后，为了提高镍基纳米催化剂的稳定性，本文还通过对载体的筛选和制备方法的优化制备了一系列负载型镍基纳米催化剂。结果表明以介孔二氧化硅为载体，通过蒸氨法制备的负载型镍基纳米催化剂Ni/mSiO2-AE在催化苯甲酸加氢反应中使用4次时，催化剂的活性和选择性都没有明显下降，具有较好的稳定性，并通过XRD、TEM、H2-TPR等表征阐述了该催化剂活性和稳定性高的原因。
　　最后，又以肉桂酸选择性加氢制备氢化肉桂酸为模型反应对多不饱和化合物中的碳碳双键加氢进行了研究。考虑到催化剂的活性、稳定性和分离回收效率等问题，设计制备了一种磁性核壳镍基纳米催化剂Fe3O4@LDH@NiB。在肉桂酸的加氢反应中，肉桂酸的转化率和对氢化肉桂酸的选择性均接近100%，同时，利用催化剂的磁性可实现催化剂与反应物的高效分离，在循环使用11次后，该催化剂的性能没有明显下降，显示出了良好的稳定性。

目录

声明

第1章 绪论

1.1 镍基催化剂概述

1.2 催化加氢反应概述

1.3 本文研究内容及意义

第2章 NiB非晶态合金催化剂的制备及在苯甲酸加氢反应中的性能

2.1 引言

2.2 实验部分

2.3 结果与讨论

2.4 本章小结

第3章 负载型镍基纳米催化剂的制备及在苯甲酸加氢反应中的性能

3.1 引言

3.2 实验部分

3.3 结果与讨论

3.4 本章小结

第4章 磁性核壳镍基纳米催化剂的制备及在肉桂酸加氢反应中的性能

4.1 引言

4.2 实验部分

4.3 结果与讨论

4.4 本章小结

第5章 结论

参考文献

致谢

攻读学位期间取得的科研成果