銅基催化劑的可控制備和結(jié)構(gòu)表征及生物質(zhì)衍生物氫解性能.pdf

1、隨著人類社會(huì)的發(fā)展，對(duì)能源的需求日益劇增，而化石燃料存儲(chǔ)日益枯竭，且其利用和轉(zhuǎn)化過程產(chǎn)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(zhì)資源的綠色轉(zhuǎn)化過程，將其轉(zhuǎn)化為高附加值的化學(xué)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(zhì)催化轉(zhuǎn)化為此類多元醇的催化劑及轉(zhuǎn)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(shí)現(xiàn)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(shù)，從熱力學(xué)及動(dòng)力學(xué)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(xiàn)尖晶石CuCr2O4的生成能夠增強(qiáng)催化劑的甘油氫解性能。此外通過調(diào)節(jié)Cu/Cr摩爾組成，即可制備出具有CuCr2O4/CuO、CuCr2O4和CuCr2O4/Cr2O3獨(dú)特結(jié)構(gòu)和催化性能的催化劑，并采用純甘油氫解探針反應(yīng)揭示了結(jié)構(gòu)與催化性能之間的內(nèi)在規(guī)律。
　　進(jìn)而對(duì)Cu-Cr

3、催化劑在甘油氫解反應(yīng)中的活性位及反應(yīng)路徑進(jìn)行了系統(tǒng)詳細(xì)的研究。首先設(shè)計(jì)并探究了焙燒及還原過程對(duì)催化劑體相及表面物相組成的影響，并結(jié)合原位XPS及N2O滴定檢測(cè)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(xié)同作用。甘油氫解反應(yīng)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(shí)發(fā)現(xiàn)醇可作為氫供體，H+轉(zhuǎn)

4、移反應(yīng)能夠促使1，2-丙二醇發(fā)生進(jìn)一步氫解反應(yīng)，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(yīng)結(jié)果表明Cu-Cr催化劑能夠有效的抑制氫解反應(yīng)中縮合反應(yīng)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(shí)現(xiàn)完全轉(zhuǎn)化，主產(chǎn)物為1，2-丙二醇，但添加堿后乙二醇的收率明顯增加。進(jìn)而以葡萄糖為模型化合物，研究了堿在氫解反應(yīng)中的作用機(jī)理，發(fā)現(xiàn)氫解反應(yīng)不僅與OH-濃度有關(guān)還與堿金屬離子的半徑和電荷數(shù)量有關(guān)。<