糠醛气相加氢制糠醇新型铜催化剂的研究

摘要

本文分别以溶胶-沉淀法和均匀共沉淀法制备得到TiO<,2>-Zro<,2>复合氧化物载体，并通过 FT-IR、DTA、TG、FT-Raman、XRD 等技术对它们进行了表征；同时以TiO<,2>-ZrO<,2>复合氧化物为载体，采用浸渍法制备了负载铜催化剂。实验研究了催化剂的制备工艺条件，考察了助剂、载体及催化剂的焙烧温度、时间、浸渍溶剂等对负载铜催化剂性能的影响。实验通过糠醛气相加氢制糠醇反应对催化剂活性进行评价，并对糠醛气相加氢反应工艺条件进行了优化。初步探索了La2O<,3>纳米棒负载铜催化剂的制备及其糠醛气相加氢催化活性。 FT-Raman、XRD、DTA、TG 等表征结果表明，通过溶胶-沉淀法或均匀沉淀法制备了非晶态 TiO<,2>-ZrO<,2>复合氧化物，并且所制得的TiO<,2>-ZrO<,2>复合氧化物有较高的热稳定性能，晶化温度在700℃以上。 用浸渍法制备了CuO/TiO<,2>-ZrO<,2>催化剂。并以镧、镍为助剂对催化剂进行改性。通过TPR、FT-IR和XRD表征技术考察了TiO<,2>-ZrO<,2>载体负载铜催化剂的还原性能以及助剂对其还原性能的影响。实验结果表明，铜可以较好的分散在载体的表面，载体和催化剂主要以非晶态的形式存在。氧化铜和载体间存在较强的相互作用：镧、镍助剂可促进铜在载体表面的分散，并通过与载体相互作用，使表面羟基发生变化，构成具有更高活性的酸碱活性中心。并且，双组分助剂由于协同效应，催化活性明显好于单组分助剂。 催化剂制备工艺条件考察结果显示，载体后处理条件、制备催化剂的浸渍溶剂、催化剂的焙烧温度、活性组分含量、加入的助剂及助剂的含量等都对催化剂的性能有影响。催化剂制备的最佳条件是：Cu负载量为12％(质量分数)，铜与助剂的摩尔比为5/1。载体焙烧温度为550℃，催化剂焙烧温度为500℃。 用糠醛气相加氢制糠醇反应对催化剂性能进行了评价。活性评价结果显示：均匀沉淀法制备的TiO<,2>-ZrO<,2>载体负载的铜催化剂0.2CLN-1＃-2-500-16反应2小时后糠醇产率达 83.0％，而溶胶-沉淀法制备的载体负载的铜催化剂0.2CLN-3＃-500-16，糠醇产率最高为75.8％。 催化反应工艺条件实验结果表明，催化剂活性受反应温度，空速、氢醛比等的影响。反应的最佳工艺条件为：反应温度：180℃，原料空速 0.12h<'-1>，氢醛比：8/1。 以乌洛托品为沉淀剂，采用均匀共沉淀方法制备了氧化镧载体。通过 FT-IR、XRD 和 TEM 等表征，可知所制备的氧化镧纳米棒为单斜晶形。氧化镧纳米棒负载铜催化剂的糠醛气相加氢实验结果表明，无助剂的纳米氧化镧负载铜催化剂的活性明显比用TiO<,2>-ZrO<,2>负载时要高。

目录

文摘

英文文摘

声明

第一章文献综述

1.1糠醛及糠醇简介

1.2糠醇生产现状

1.3糠醛加氢制糠醇主要生产工艺

1.3.1液相加氢

1.3.2气相加氢

1.4糠醛加氢制糠醇催化剂的研究现状

1.4.1液相法加氢催化剂

1.4.2气相法加氢催化剂

1.5糠醛催化加氢反应动力学及热力学研究

1.5.1糠醛加氢反应动力学

1.5.2糠醛加氢反应热力学

1.6钛锆复合氧化物的研究及应用

1.6.1钛锆复合氧化物的特性和制备方法

1.6.2 TiO2-ZrO2复合氧化物的应用

1.7课题的研究主要内容、创新点及研究意义

1.7.1课题的研究主要内容

1.7.2课题创新点

1.7.3课题研究的意义

第二章实验方法和数据处理

2.1原料及仪器

2.1.1原料

2.1.2主要实验仪器

2.2载体及催化剂的表征

2.2.1热分析(DTA-TG)

2.2.2傅立叶变换红外光谱分析(FT-IR)

2.2.3拉曼光谱分析(FT-Raman)

2.2.4 X-射线衍射分析(XRD)

2.2.5透射电镜(TEM)

2.2.6程序升温还原(TPR)

2.3催化剂的活性评价和实验数据处理

2.3.1催化剂活性的测定

2.3.2催化剂活性和选择性的计算

第三章载体的制备与表征

3.1 TiO2-ZrO2复合载体的制备与表征

3.1.1 TiO2-ZrO2复合载体的制备

3.2TiO2-ZrO2复合载体的表征

3.2.1 TiO2-ZrO2复合载体FT-IR表征

3.2.2 FT-Raman表征

3.2.3 TiO2-ZrO2复合载体X射线衍射(XRD)分析

3.2.4TiO2-ZrO2复合氧化物前驱物的DTA-TG分析

3.3 La2O3载体的性质与制备

3.3.1 La2O3载体的性质

3.3.2单一La2O3载体的制备

3.3.3 La2O3载体的FT-IR分析

3.3.4 La2O3载体X射线衍射

3.3.5 La2O3载体的TEM分析

3.4本章小结

第四章催化剂的制备与表征

4.1催化剂的制备

4.1.1浸渍法

4.1.2共沉淀法制备CuO/La2O3催化剂

4.2催化剂的表征

4.2.1助剂对催化剂还原性能的影响

4.2.2 FT-IR

4.2.3 XRD

4.4本章小结

第五章负载铜催化剂糠醛气相加氢催化活性的研究

5.1催化剂制备工艺条件对催化剂性能的影响

5.1.1以溶胶-沉淀法制备的TiO2-ZrO2为载体的铜基催化剂性能

5.1.2以均匀沉淀法制备的TiO2-ZrO2为载体负载铜基催化剂性能

5.2催化反应工艺条件的影响

5.2.1反应温度对催化性能的影响

5.2.2原料空速的影响

5.3CuO/La2O3催化糠醛气相加氢制糠醇反应

5.4本章小结

第六章结论

致谢

参考文献

攻读学位期间的研究成果