负载型Au催化剂的制备及其在肉桂醛选择性加氢反应中的应用研究

摘要

负载型纳米Au催化剂在许多化合物的还原反应中表现出良好的催化活性和选择性,是一类很有发展前景的选择性加氢催化剂。
　　 本文采用溶胶-凝胶法制备了不同助剂修饰的TiO2载体,然后采用沉积-沉淀法制备出一系列Au/MxOy-TiO2催化剂,并采用共沉淀法制备了Au/La(OH)3催化剂,利用XRD、TEM、XPS、BET、TPR等方法对催化剂进行了表征,以肉桂醛选择性加氢为模型反应,考察了各催化剂的催化性能,并对肉桂醛选择性加氢的反应工艺条件进行了优化。
　　 研究发现,助剂种类对Au/TiO2催化剂的加氢性能具有较大影响,其中添加La2O3助剂的Au/La2O3-TiO2催化剂对肉桂醛分子中的C=O键加氢具有较高的选择性。适量La2O3助剂的掺杂(10 wt％)可以显著提高Au/TiO2催化剂的加氢活性和选择性。La2O3助剂可以抑制TiO2晶粒的长大,增加催化剂的比表面积,并使催化剂表面Au颗粒的大小分布更为均匀。Au/TiO2催化剂表面的Au物种主要以Au0存在,而La2O3掺杂的Au/TiO2催化剂表面除Au0物种外,还存在少量Au3+物种,这更有利于肉桂醛中C=O双键的活化。
　　 以La(OH)3为载体负载Au后研究发现,催化剂具有较好的C=O加氢选择性。表征结果表明,载体La(OH)3与Au相互作用形成的独特结构是催化剂高选择性的原因。实验优化出Au/La(OH)3催化剂的最佳的制备条件为:活性组分Au负载量为2 wt％,焙烧温度为100℃,还原温度为150℃。
　　 通过实验优化出Au/La(OH)3催化剂上肉桂醛选择性加氢制肉桂醇的最佳反应工艺条件为:反应温度180℃,反应压力2.0 MPa,催化剂的用量为0.25 g,异丙醇为溶剂。在此条件下反应22 h,肉桂醛的转化率为100％,肉桂醇的选择性为75.7％。