生物质有机酸催化加氢制备醇或二醇性能的研究

摘要

随着全球化石能源储备的日益减少从而导致石油价格的不断飙升，能源的重要性变得越来越明显。为了满足可持续性发展的需要，人们将目光投向了可再生能源。生物质资源作为唯一可再生的碳资源得到越来越多的人们的关注和青睐。而生物质中有机酸作为一种重要的平台化合物也受到了越来越多的重视。因此如何将生物质中有机酸高效、节能、直接的转化成醇或二元醇则成为当今的研究热点。通过调研发现生物质有机酸可以通过使用不同的双金属负载型催化剂从而达到对有机羧酸直接制备醇或多元醇的目的。
　　负载型双金属催化剂以其良好的催化活性与稳定性能而得到了学术界与工业界的广泛关注，是目前催化研究中的热点之一。
　　本论文首次研究了过渡金属氧化物改性的负载型贵金属催化剂对生物质基不同种类的有机羧酸催化加氢反应的性能，并利用基本的表征方法详细研究了催化剂的结构与反应性能之间的关系，取得如下主要结果:
　　1.利用等体积湿式浸渍法制备了一系列贵金属催化剂，并考察了过渡金属氧化物的添加对于这些催化剂上乙酰丙酸加氢反应性能的影响，发现:过渡金属钼氧化物的添加对于负载铑的二氧化硅催化剂上有较强烈的促进作用。贵金属铑与作为促进剂的过渡金属钼的氧化物之间存在着较强的协同作用。这种协同作用有利于生物质有机羧酸选择性加氢制得醇或二醇的催化性能。
　　2.考察了促进剂钼氧化物的含量对于乙酰丙酸催化加氢制备1，4-戊二醇的活性和选择性发现:钼的氧化物与贵金属的原子摩尔比为0.13时是最佳的促进量。此时，乙酰丙酸催化选择性加氢产物1，4-戊二醇的产率达到70％。催进剂含量依次为N0.13＞N0.25＞N0.07＞N0.5。
　　3.对比了钼的氧化物改性的不同种类贵金属对乙酰丙酸的催化加氢制备1，4-戊二醇的性能，发现:贵金属催化活性依次为Rh＞Ir＞Ru＞Pt＞Pd。
　　4.对于筛选出来的催化活性最佳的4％Rh-MoOx(0.13)/SiO2的稳定性进行研究，发现:催化剂在30小时连续使用过程中保持其稳定的活性和选择性，活性金属和助剂不产生流失，说明该催化剂具有良好的稳定性。
　　5.成功地将Rh-MoOx/SiO2催化剂应用于一些具有代表性的生物质的一元羧酸（乙酸、丙酸、丁酸、戊酸）、二元羧酸（乳酸、丙二酸、丁二酸）及大分子脂肪酸（月桂酸、棕榈酸）低温加氢反应，发现:过渡金属改性的贵金属负载型催化剂对于不同生物质有机酸的选择加氢合成醇类和二醇具有一定的普适性，并且一元脂肪羧酸随着碳原子数的增加越容易发生过度加氢反应。二元脂肪羧酸催化加氢制各二元醇时会发生过度加氢现象而生成一元醇。大分子脂肪羧酸由于其水溶性较差，我们选用乙醇为溶剂时会有部分的大分子羧酸反应生成相应的醇和脂肪烃类。但转化率不高。

目录

声明

摘要

第一章 绪论

1．1 前言

1．2 生物质有机酸催化加氢制备醇类的研究现状

1．2．1 乙酸催化加氢制备乙醇的研究

1．2．2 丁二酸催化加氢制备1，4-丁二醇的研究

1．2．3 乳酸催化加氢制备1，2-丙二醇的研究

1．2．4 乙酰丙酸催化加氢制备1，4-戊二醇的研究

1．2．5 生物质大分子脂肪羧酸催化加氢制备醇类的研究

1．3 生物质基制备的醇或二醇应用

1．3．1 生物质基醇类作为燃料方面的应用

1．3．2 生物质基醇类在材料化合物方面的应用

1．3．3 生物质基醇类在药用化合物方面的应用

1．4 本论文的研究目的、意义及内容

1．4．1 本论文选题的目的、意义

1．4．2 本论文的研究内容

第二章 催化剂的制备

2．1 前言

2．2 合金催化剂的组成及功能

2．3 催化剂的制备

2．3．1 催化剂制备所需载体及化学试剂

2．3．2 催化试剂及载体的预处理

2．3．3 催化剂的制备步骤

2．3．4 催化剂的粉末x射线衍射(XRD)表征

2．4 本章小结

第三章 乙酰丙酸催化加氢制备二元醇对贵金属合金催化剂的筛选

3．1 前言

3．2 本章研究的立题依据与思路

3．3 实验部分

3．3．1 实验仪器与试剂

3．3．2 催化反应装置

3．3．3 结果分析方法

3．4 实验结果与讨论

3．5 本章小结

第四章 不同生物质有机酸在特定催化剂下加氢制备醇或二醇的性能研究

4．1 前言

4．2 生物质基有机酸来源

4．2．1 生物质基乙酸

4．2．2 生物质基正丙酸

4．2．3 生物质基丁酸

4．2．3 生物质基正戊酸

4．2．4 生物质基丁二酸

4．2．5 生物质基乳酸

4．2．6 生物质基丙二酸

4．2．7 生物质基月桂酸

4．2．8 生物质基棕榈酸

4．3 实验结果与讨论

4．4 本章小结

五 总结与展望

5．1 总结

5．2 生物质有机酸催化加氢的未来前景及展望

5．2．1 研发新型高效生物质转化设备

5．2．2．培养生物质能基地，稳定生物质能原料

5．2．3 城市垃圾的生物质能源的开发和利用

攻读硕士期间发表论文及专利

参考文献

致谢