不同溶劑中乙酰丙酸加氫轉(zhuǎn)化為γ-戊內(nèi)酯的研究.pdf

1、生物質(zhì)是一種可轉(zhuǎn)化為液體燃料和碳基化學(xué)品的可再生資源，在環(huán)境友好介質(zhì)中將其轉(zhuǎn)化，具有重要的環(huán)境和現(xiàn)實(shí)意義。乙酰丙酸(LA)加氫轉(zhuǎn)化為γ-戊內(nèi)酯(GVL)是生物質(zhì)轉(zhuǎn)化的關(guān)鍵步驟之一。傳統(tǒng)的乙酰丙酸加氫轉(zhuǎn)化中使用強(qiáng)酸、強(qiáng)堿和生物酶導(dǎo)致反應(yīng)時(shí)間長(zhǎng)，收率較低、對(duì)環(huán)境有影響等問(wèn)題。
　　 超臨界CO2和離子液體作為環(huán)境友好的溶劑已備受關(guān)注，它們和水被認(rèn)為是化學(xué)反應(yīng)的三大“綠色”溶劑。離子液體可以溶解大多數(shù)有機(jī)物，同時(shí)可以為反應(yīng)提供良好的離

2、子環(huán)境，提高了催化劑活性及穩(wěn)定性。超臨界CO2具有良好的溶劑性特征，使反應(yīng)的傳質(zhì)和傳熱效果得到很大改善。因此，離子液體、臨界CO2以及兩者耦合體系用于金屬催化的加氫反應(yīng)顯示出了獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)，已被廣泛研究。
　　 本文研究了不同溶劑中生物質(zhì)乙酰丙酸加氫催化轉(zhuǎn)化為γ-戊內(nèi)酯的反應(yīng)。建立了加氫反應(yīng)動(dòng)力學(xué)模型，并提出了加氫反應(yīng)可能的機(jī)理?？疾炝恕熬G色”溶劑水、離子液體、超臨界CO2和離子液體-超臨界CO2混合體系中的催化加氫反應(yīng)的影響因素

3、。提出了乙酰丙酸在環(huán)境友好的介質(zhì)中轉(zhuǎn)化為γ-戊內(nèi)酯的方法，克服了傳統(tǒng)化學(xué)反應(yīng)中所使用的強(qiáng)酸、強(qiáng)堿和有，機(jī)溶劑對(duì)環(huán)境的影響。主要結(jié)論如下：
　　 1、無(wú)溶劑情況下，考察了溫度、氫氣壓力、反應(yīng)時(shí)間對(duì)加氫反應(yīng)的影響。結(jié)果表明，加氫反應(yīng)對(duì)乙酰丙酸濃度的反應(yīng)級(jí)數(shù)為零級(jí)，對(duì)氫氣壓力的反應(yīng)級(jí)數(shù)為一級(jí)，反應(yīng)的活化能為33.0kJ/mol。提出了乙酰丙酸吸附、氫氣解離吸附、加氫催化、4-羥基戊酸脫水、γ-戊內(nèi)酯脫附的反應(yīng)機(jī)理。
　　 2、

4、通過(guò)向反應(yīng)體系中加入水，考察了不同水存在下對(duì)加氫反應(yīng)的影響。水的引入對(duì)反應(yīng)過(guò)程不利，降低了該加氫化學(xué)反應(yīng)速率。但升高溫度，能彌補(bǔ)因加入水而造成的速率下降。
　　 3、以[bmim]PF6、[bmim]BF4、TMGBF4三種離子液體為反應(yīng)介質(zhì)，研究了離子液體中的加氫反應(yīng)?？疾炝藲錃鈮毫Α⒎磻?yīng)時(shí)間、離子液體種類、催化劑種類對(duì)加氫反應(yīng)的影響。結(jié)果發(fā)現(xiàn)離子液體[bmin]PF6能顯著提高加氫反應(yīng)的速率。
　　 4、離子液體催化

5、反應(yīng)結(jié)束后，用16～17 MPa的超臨界CO2能萃取出全部產(chǎn)物。反應(yīng)結(jié)束后離子液體-催化劑在真空烘箱中干燥2h后再生。重復(fù)使用三次，催化活性沒(méi)有明顯下降。
　　 5、研究了超臨界CO2中的乙酰丙酸加氫反應(yīng)?？疾炝藴囟?、二氧化碳?jí)毫Α錃鈮毫?duì)加氫反應(yīng)的影響。結(jié)果表明，溫度對(duì)加氫反應(yīng)影響顯著，隨著溫度的升高加氫反應(yīng)速率增大。在較低CO2壓力下，加氫反應(yīng)速率較低。較高CO2壓力下，超臨界CO2加快了反應(yīng)速率。
　　 6、研究