甘油催化氢解制1,2-丙二醇的研究

摘要

随化石能源储量的急剧减少，生物能源的开发利用成为热点。目前，生物柴油已经是一个快速发展的产业，伴随有大量甘油副产。因此，甘油的高附加值利用受到广泛关注。其中，甘油氢解制备1,2-丙二醇有较大产业规模和较好的经济价值。
　　本文用等体积浸渍法制备了一系列负载在ZrO2上的铜系催化剂，考察其在甘油气相氢解制1,2-丙二醇反应中的性能，并用BET、SEM、XRD和H2-TPR表征了催化剂的孔结构、形貌，晶相和还原性。用预备实验筛选了几种载体，发现SiO2活性和选择性最佳，但很快失活；ZrO2活性次之，而选择性较差。接着考察用共沉淀法在ZrO2载体中添加稀土元素Ce，La，Y的效果，发现均能显著提高催化活性和选择性，而加钇稳定的氧化锆(YSZ)载体性能最佳。最后，浸渍Ce对负载Cu催化剂进行改性，发现18％Cu-4%CeO2/YSZ催化剂活性和选择性最佳，1,2-丙二醇平均得率超过93%。表征分析发现该催化剂具有开放性孔结构，比表面积达到107 m2/g，前躯体中CuO晶粒最小，还原温度最低。
　　首次考察了载体A和载体B按不同比例复合而成的载体AB对Cu基催化剂用于催化甘油氢解的影响，其中Cu/AB-3催化剂在反应时间超过2700h后，转化率和1,2-丙二醇的选择性仍然分别保持100%和94%以上，具备工业化前景。

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第一章 文献综述

1.1 甘油氢解的研究背景

1.2 1,2-PDO 的生产技术研究进展

1.3 1,3-PDO 的生产技术研究进

1.4 甘油氢解制备丙二醇的机理研究

1.5 甘油氢解制备1,2-丙二醇的催化剂研究进展

1.6 本论文研究的目的和主要内容

第二章 实验主要仪器、试剂、产物分析和表征手段

2.1 实验仪器与材料

2.2 催化剂表征

2.3 产物分析

2.4 甘油液相氢解制备1,2-丙二醇

第三章 稀土元素掺杂ZrO2对负载Cu基催化剂活性的影响

3.1 催化剂制备

3.2 催化剂还原与活性评价

3.3 载体筛选

3.4 稀土元素对ZrO2的掺杂改性

3.5 催化剂表征结果与讨论

3.6 本章小结

第四章 分步浸渍法引入Ce对Cu/YSZ催化甘油氢解的影响

4.1 预备性试验：助剂Ce对Cu/SiO2的稳定化效果

4.2 Cu-Ce/YSZ系列催化剂制备

4.3助剂Ce含量对Cu/YSZ催化甘油氢解的影响

4.4 催化剂表征结果与讨论

4.5本章小结

第五章 不同比例复合载体AB负载Cu催化剂催化甘油氢解

5.1 催化剂制备

5.2 单一载体A和B负载Cu催化剂

5.3 不同比例AB复合载体对18%Cu/AB催化剂性能的影响

5.4本章小结

第六章 全文总结

参考文献

致谢

攻读硕士学位期间已发表的论文