油水两相中生物油模型化合物及平台化合物的催化转化

摘要

生物油是指生物质在惰性氛围下经过高温快速热解得到的液体燃料，具有含水量高和含氧量高等缺点，经过提质才能使用。通过催化加氢技术可以将生物油转化为高品质燃料和高附加值的化学品，其中催化剂的作用非常关键。本文选取苯酚、苯甲醚、愈创木酚作为生物油模型化合物，糠醛作为生物油平台化合物，制备负载型的Ni2P和NiB催化剂，利用XRD、TEM、N2吸脱附和XPS表征手段对催化剂进行了分析，评价了这两种催化剂对不同生物油模型化合物和平台化合物的催化性能，并结合实验结果对反应机理进行了分析。
　　（1）通过EISA的方法合成了介孔材料C-SiO2-Al2O3(简称C-S-A)，并通过共浸渍法制备了 Ni2P/C-S-A和 Ni/C-S-A催化剂。随着活性组分负载量的升高Ni2P/C-S-A的Ni2P粒径逐渐增大，比表面积和孔容逐渐降低。Ni/C-S-A中镍粒径为12.3 nm。对比考查了在油水两相体系中，Ni2P/C-S-A和Ni/C-S-A对苯酚的加氢脱氧效果，结果发现，后者催化苯酚的转化率和环己烷的选择性均较前者低，说明 Ni2P/C-S-A具有更强的加氢脱氧活性。之后考查了活性组分负载量、反应温度和反应时间对 Ni2P/C-S-A催化性能的影响。反应温度为250℃，时间为3h时，苯酚的转化率和环己烷的选择性随活性组分负载量的升高先升后降，在负载量为25％时达到最高，为68.7%，环己烷选择性为54.3%。苯酚的转化率和环己烷的选择性随反应温度的升高先升后降，250℃时环己烷的收率最高，为23%。将反应时间从2 h延长至7 h，环己烷的收率逐渐升高，说明延长时间有利于加氢脱氧反应的进行。
　　（2）制备了非晶态催化剂NiB/SiO2-Al2O3，该催化剂比表面积为357 m2/g，平均孔径为4.8 nm。研究结果表明，在B的修饰作用下，Ni处于富电子状态，从而使非晶态 NiB/SiO2-Al2O3催化剂的加氢脱氧活性要远高于晶态Ni/SiO2-Al2O3催化剂。反应温度从170℃增至290℃，苯甲醚和愈创木酚的转化率呈升高趋势，两者的产物环己烷的产率分别从2%和0.9%升至47.5%和41.6%。在260℃时，反应时间由3 h延长至7 h，苯甲醚和愈创木酚的产物环己烷的选择性分别从33.5%和38.2%升至50.4%和57.1%。因此提高反应温度和延长反应时间有利于提高催化剂NiB/SiO2-Al2O3的加氢脱氧催化。
　　（3）以 NiB/SiO2-Al2O3为催化剂，对糠醛进行加氢脱碳反应。反应条件为290℃、7 h时，在 Ni/SiO2-Al2O3作用下，四氢呋喃的收率仅为46%，而在NiB/SiO2-Al2O3的作用下，其收率为72.9%，说明NiB/SiO2-Al2O3对糠醛具有更高的加氢脱羰活性。之后考查了反应温度和时间对NiB/SiO2-Al2O3催化效果的影响，结果表明产物四氢呋喃的选择性受温度影响较小，反应温度为290℃时，时间从3 h延长至7 h，其收率由19.2%逐渐升至72.9%，说明高温下延长时间有利于四氢呋喃的生成。
　　综上所述，在油水两相体系中，Ni2P/C-S-A对苯酚具有很好的加氢脱氧效果；催化剂NiB/SiO2-Al2O3具有很好的加氢脱氧和脱羰活性。

目录

声明

1 绪论

1.1 生物质能源概况

1.2 生物质燃料

1.3 生物质基平台化合物

1.4 课题的选题背景

1.5 课题研究目标和内容

2 Ni2P/C-SiO2-Al2O3在油水两相体系中对苯酚的催化研究

2.1 引言

2.2 实验部分

2.3 结果与讨论

2.4 小结

3 NiB/SiO2-Al2O3在水油两相体系对苯甲醚和愈创木酚的催化研究

3.1 引言

3.2 实验部分

3.3 结果与讨论

3.4 小结

4 NiB/SiO2-Al2O3在水油两相体系对糠醛的催化研究

4.1引言

4.2 实验部分

4.3 结果与讨论

4.4 小结

5 结论与创新点

5.1 结论

5.2 课题创新点

参考文献

个人简历和在学期间发表论文

致谢