銅基催化劑的可控制備和結構表征及生物質衍生物氫解性能.pdf

1、隨著人類社會的發(fā)展，對能源的需求日益劇增，而化石燃料存儲日益枯竭，且其利用和轉化過程產生大量溫室氣體，給環(huán)境帶來巨大的壓力，因此開發(fā)可再生生物質資源的綠色轉化過程，將其轉化為高附加值的化學品及燃料等，是解決以上問題的有效途徑之一。1,2-丙二醇和乙二醇等多元醇由于具有廣泛的用途，研究生物質催化轉化為此類多元醇的催化劑及轉化過程具有重要的意義。
　　采用環(huán)氧化物輔助的溶膠-凝膠法實現了Cu-Cr催化劑的可控制備。首先通過優(yōu)化凝膠合成

2、參數，從熱力學及動力學角度，探討了凝膠形成的必要條件。隨后控制凝膠的熱處理氣氛，可合成出富含CuCr2O4-Cr2O3相或Cu-Cr2O3相的催化劑，且發(fā)現尖晶石CuCr2O4的生成能夠增強催化劑的甘油氫解性能。此外通過調節(jié)Cu/Cr摩爾組成，即可制備出具有CuCr2O4/CuO、CuCr2O4和CuCr2O4/Cr2O3獨特結構和催化性能的催化劑，并采用純甘油氫解探針反應揭示了結構與催化性能之間的內在規(guī)律。
　　進而對Cu-Cr

3、催化劑在甘油氫解反應中的活性位及反應路徑進行了系統(tǒng)詳細的研究。首先設計并探究了焙燒及還原過程對催化劑體相及表面物相組成的影響，并結合原位XPS及N2O滴定檢測手段，分析了金屬銅活性表面積及表面Cu0/Cr+與甘油氫解性能之間的規(guī)律，從而揭示Cu0和Cu+均為活性中心，且存在一定程度的協同作用。甘油氫解反應路徑研究表明1，2-丙二醇不僅可通過甘油直接脫水加氫而得，還可通過甘油脫氫生成甘油醛，然后脫水加氫得到。同時發(fā)現醇可作為氫供體，H+轉

4、移反應能夠促使1，2-丙二醇發(fā)生進一步氫解反應，生成正丙醇和異丙醇等。
　　Cu-Cr催化劑上高濃度纖維素及葡萄糖氫解反應結果表明Cu-Cr催化劑能夠有效的抑制氫解反應中縮合反應的發(fā)生，阻止積碳的形成。高濃度纖維素在Cu-Cr催化劑上可實現完全轉化，主產物為1，2-丙二醇，但添加堿后乙二醇的收率明顯增加。進而以葡萄糖為模型化合物，研究了堿在氫解反應中的作用機理，發(fā)現氫解反應不僅與OH-濃度有關還與堿金屬離子的半徑和電荷數量有關。<