磁性Pd基催化剂的研制及其对2-丁炔-1,4-二醇加氢反应的催化性能研究

摘要

2-丁烯-1,4-二醇（BED）和1,4-丁二醇（BDO）是常用的精细化工产品，工业生产中常采用2-丁炔-1,4-二醇（BYD）加氢反应生产BED和BDO。然而，该过程涉及多级串联、平行反应，因此，保持产物高选择性并高效生产是企业界关注的焦点。考虑到磁场辅助流化床（MAFB）结合了固定床和流化床的优势，具有低压降、高传质与传热特性，本文研制了磁性Pd催化剂，并考察了其对BYD加氢反应的催化性能，以获得产品较高的时空收率。 本文采用溶胶凝胶法，分别制备了SiO2和TiO2包覆Fe3O4的磁性载体，并负载活性组分Pd，合成磁性催化剂Pd/SiO2/FexOy和Pd/TiO2/FexOy；进而表征了所制磁性Pd催化剂对BYD加氢反应的催化活性。 通过XRD，XPS，VSM等手段进行表征，催化剂表面的Pd0含量超过60%，饱和磁化强度约为57emu·g-1；以接近工业浓度的3mol/L BYD水溶液为原料，分别在MAFB和反应釜（BR）中对合成的催化剂进行评价。优选反应工艺条件，在最优条件下得到将近100%的BYD转化率，BDO和BED选择性达到93%。在实验研究的基础上，对BYD加氢体系实现了高浓度，高空速生产。该研究结果表明，磁性Pd基催化剂可以显著强化BYD加氢反应，具备工业应用前景。

目录

声明

第1章 文献综述

1.1 2-丁炔-1,4-二醇加氢反应的意义和步骤

1.1.1 2-丁炔-1,4-二醇加氢的意义

1.1.2 2-丁炔-1,4-二醇加氢的步骤

1.2 2-丁炔-1,4-二醇加氢催化剂研究进展

1.2.1 合成2-丁烯-1,4-二醇催化剂

1.2.2 合成1,4-丁二醇催化剂

1.3 2-丁炔-1,4-二醇加氢反应器研究进展

1.3.1 制备2-丁烯-1,4-二醇反应器

1.3.2 制备1,4-丁二醇反应器

1.4 磁场辅助流化床的应用

1.4.1 生物化工领域

1.4.2 催化领域

1.5 磁性核壳微球的研究概况

1.5.1 磁性核壳微球的制备

1.5.2 磁性核壳微球的催化应用

1.5.3 磁性核壳微球的医药与生物应用

1.6 研究目的及主要任务

第2章 实验试剂、设备及方法

2.1 实验试剂

2.2 实验设备

2.3 制备方法

2.3.1 溶胶-凝胶法

2.3.2 浸渍法

2.4 表征方法

2.4.1 振动样品磁强计分析（VSM）

2.4.2 偏光显微镜分析（POM）

2.4.3 X射线粉末衍射分析（XRD）

2.4.4 N2等温吸脱附分析

2.4.5 H2-程序升温还原分析（H2-TPR）

2.4.6 傅里叶变换红外光谱分析（FT-IR）

2.4.7 X射线光电子能谱分析（XPS）

2.4.8 粒度分析

2.4.9 Zeta电位分析

2.5 分析方法

第3章 磁性Pd/SiO2/FexOy催化BYD加氢制备BDO

3.1 实验步骤

3.1.1 磁性Pd/SiO2/FexOy的制备

3.1.2 磁场辅助流化床中反应性能的评价

3.2 结果与讨论

3.2.1 Zeta电位分析

3.2.2 分散情况

3.2.3 FT-IR分析

3.2.4 焙烧温度的确定

3.2.5 还原温度的确定

3.2.6 磁性及粒径分析

3.2.7 负载量的影响

3.2.8 工艺条件的影响

3.2.9 性能对比

3.3 本章小结

第4章 磁性Pd/TiO2/FexOy催化BYD加氢制备BED

4.1 实验步骤

4.1.1 磁性Pd/TiO2/FexOy的制备

4.1.2 高压反应釜中催化剂的性能评价

4.2 结果与讨论

4.2.1 zeta电位分析

4.2.2 分散情况

4.2.3 FT-IR分析

4.2.4 焙烧条件的影响

4.2.5 还原温度的影响

4.2.6 磁性及粒径分析

4.2.7 负载量的影响

4.2.8 工艺条件的影响

4.2.9 反应过程分析

4.3 本章小结

第5章 结论与展望

5.1 结论

5.2 展望

符号说明

参考文献

发表论文及参与科研情况说明

致谢