酸堿協(xié)同Co基催化劑轉(zhuǎn)化5-羥甲基糠醛為液體烷烴.pdf

1、生物質(zhì)可以緩解石化資源有限帶來的能源危機(jī),兼具環(huán)保和可再生性。由生物質(zhì)制備液體燃料成為當(dāng)前重要研究領(lǐng)域。生物質(zhì)平臺(tái)分子5-HMF官能團(tuán)結(jié)構(gòu)豐富適用于發(fā)生加成反應(yīng)等,因此目前5-HMF延長碳鏈制備液體烷烴引起關(guān)注并被廣泛研究。本課題設(shè)計(jì)一種水滑石前體法制備復(fù)合金屬氧化物負(fù)載非貴金屬合金催化劑,可以一鍋法將5-HMF經(jīng)與丙酮羥醛縮合反應(yīng)生成C9中間體后加氫脫氧反應(yīng)轉(zhuǎn)化為液體烷烴,C9液體烷烴收率達(dá)61％。在此課題中,可以對加氫脫氧程度實(shí)現(xiàn)可

2、控并且有異構(gòu)烷烴的生成。復(fù)合金屬氧化物作為酸堿中心協(xié)同催化羥醛縮合反應(yīng),中間產(chǎn)物收率大于99.9％,CuCo合金催化劑實(shí)現(xiàn)原子表面幾何匹配催化加氫脫氧反應(yīng),C9液體烷烴收率大于90％。本論文主要研究內(nèi)容如下:
　　(1)針對于HMF與丙酮的羥醛縮合反應(yīng)設(shè)計(jì)酸堿協(xié)同催化劑,將Zr引入水滑石層板,焙燒后研究了Zr對于鎂鋁復(fù)合氧化物酸堿性的影響,將催化劑的酸堿性與催化結(jié)果相關(guān)聯(lián),探討了反應(yīng)所需的酸堿中心,及Zr對于催化反應(yīng)的貢獻(xiàn),為多功

3、能催化劑完成酸堿協(xié)同催化羥醛縮合功能的構(gòu)筑。Zr的加入大大增加了反應(yīng)速率,通過對催化劑酸堿性分析,實(shí)現(xiàn)了酸堿協(xié)同催化羥醛縮合反應(yīng),得到產(chǎn)物收率大于99.9％。為后續(xù)引入進(jìn)行加氫脫氧反應(yīng)的金屬基元奠定基礎(chǔ),引入了金屬Co并焙燒還原得到復(fù)合金屬氧化物負(fù)載的Co催化劑,催化羥醛縮合反應(yīng),看是否會(huì)影響反應(yīng)性能。結(jié)果發(fā)現(xiàn),Co存在的條件下,初始反應(yīng)速率有所下降,但是在水相中反應(yīng)12h之后,反應(yīng)轉(zhuǎn)化率基本和無Co存在的催化劑持平。并在有Co存在的條

4、件下,保持Co和Al含量不變,調(diào)變Mg/Zr比例,進(jìn)一步研究酸堿協(xié)同效應(yīng)。Zr的比例增加時(shí),反應(yīng)速率增快。
　　(2)針對于加氫脫氧反應(yīng),通過對第一步羥醛縮合產(chǎn)物進(jìn)行加氫脫氧反應(yīng),復(fù)合金屬氧化物負(fù)載的Co基催化劑具有一定的加氫脫氧性能,為了實(shí)現(xiàn)進(jìn)一步脫氧,將CuCo引入水滑石層板設(shè)計(jì)具有協(xié)同作用的CuCo合金催化劑,實(shí)現(xiàn)了加氫脫氧的預(yù)設(shè)想并有異構(gòu)烷烴的產(chǎn)生,對CuCo合金存在的協(xié)同效應(yīng)進(jìn)行研究。CuCo合金催化劑實(shí)現(xiàn)原子表面幾何匹