銅基水滑石催化劑制備及氫解高濃度纖維素性能.pdf

1、碩士學(xué)位論文銅基水滑石催化劑制備及氫解高濃度纖維素性能SynthesisofCatalystsDerivedfromCucontainingHydrotalcitesandHydrogenolysisofHighlyConcentratedCellulose學(xué)號(hào)：21326038指導(dǎo)教師：鎏拯漁塾堡肖王齷進(jìn)』!巫學(xué)科、專業(yè)：絲堂王莖答辯日期：大連理工大學(xué)DalianUniversityofTechnology大連理工大學(xué)碩士學(xué)位論文摘要

2、由于石油、煤炭等化石燃料資源的緊缺，以及日益加重的溫室效應(yīng)，探索和發(fā)展可再生能源的利用迫在眉睫。在對(duì)眾多非常規(guī)能源的探索中，生物質(zhì)轉(zhuǎn)化不僅可以緩解能源短缺帶來的瓶頸，同時(shí)也可以減輕化石資源的利用所引起的環(huán)境問題。而纖維素作為一種廣泛存在的生物質(zhì)資源，其可以轉(zhuǎn)化為多種化學(xué)品原料，具有很高的利用價(jià)值。其中，纖維素通過氫解獲得的一系列低碳多元醇類化合物，如乙二醇(EG)、丙二醇(PD)等，是工業(yè)上合成聚酯、纖維等聚合物的重要原料，應(yīng)用范圍十分

3、廣泛。因此，纖維素氫解制備低碳多元醇是一條十分有潛質(zhì)的生物質(zhì)轉(zhuǎn)化路線。采用堿性的水滑石材料作為前體，制備了一系列Cu基催化劑，并應(yīng)用于高濃度的纖維素氫解反應(yīng)。通過共沉淀法合成不同Cu／M：g／A1摩爾比的水滑石前體，通過焙燒制備不同金屬含量的催化劑，系統(tǒng)的研究金屬配比、焙燒和還原條件對(duì)催化劑晶相結(jié)構(gòu)以及物理化學(xué)性質(zhì)上的影響。采用C02TPD以及N20化學(xué)吸附分別對(duì)催化劑的堿性以及活性位含量進(jìn)行測(cè)定，結(jié)果顯示，Mg含量的降低會(huì)嚴(yán)重導(dǎo)致催化

4、劑堿性下降，而Cu的含量不僅可以控制堿性，同時(shí)影響催化劑表面的活性位含量。結(jié)合纖維素氫解反應(yīng)結(jié)果發(fā)現(xiàn)，堿性的增強(qiáng)有利于纖維素的轉(zhuǎn)化，同時(shí)促進(jìn)C—C鍵斷裂，而Cu含量的提高則會(huì)對(duì)產(chǎn)物中EG和1，2PD具有較好的選擇性。因此，可以通過選擇性的控制催化劑的堿性以及活性位的含量，以此優(yōu)化纖維素的轉(zhuǎn)化率以及多元醇的收率。此外，通過控制水滑石前體的焙燒溫度，獲得不同晶相結(jié)構(gòu)的催化劑。討論焙燒溫度引起的催化劑結(jié)構(gòu)變化，同時(shí)探究了催化劑結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)變對(duì)其堿

5、性和表面活性位含量的影響。揭示出催化劑在晶相轉(zhuǎn)變的過程中，結(jié)構(gòu)中的02一存在形式是影響其堿性強(qiáng)弱的主要因素。采用N20化學(xué)吸附表征發(fā)現(xiàn)不同結(jié)構(gòu)的Cu物種顯著影響催化劑的活性表面的含量。在高濃度纖維素氫解反應(yīng)中，揭示出催化劑的堿性位與活性表面在催化反應(yīng)中的協(xié)同作用。結(jié)果顯示催化劑的堿性不僅促進(jìn)纖維素的水解，而且促進(jìn)反應(yīng)中逆羥醛縮合過程的進(jìn)行，從而有利于低碳多元醇的獲得，而催化劑表面的活性Cu是氫解反應(yīng)的主要活性位，其不僅可以促進(jìn)纖維素水解