羥基磷灰石負載金屬催化的選擇性加氫反應研究.pdf

1、多年來磷灰石及其相關的磷酸鈣鹽類在生物學、礦物學、醫(yī)學、無機化學和化工等領域一直都受到廣泛關注。其中羥基磷灰石作為生物骨、齒的主要成分，具有最優(yōu)秀的生物親和性能。其難溶于水且具有親水性，水熱穩(wěn)定性好，可以自主調(diào)控制備無孔或具有孔道結構的納米顆粒。表面具有豐富的酸堿位點，此外，其表面豐富的離子交換位點還可以分散、負載和錨定各種金屬、金屬氧化物、配合物分子等，并可以通過磷酸根的配位作用改善金屬催化中心的活性和選擇性。由于這些優(yōu)秀的性質(zhì)，羥基

2、磷灰石近年來在催化領域也受到一定的關注。
　　隨著不可再生的化石資源的急劇消耗和環(huán)境問題的日益嚴重，人們對清潔可再生新能源的開發(fā)迫在眉睫。生物質(zhì)作為一種儲量豐富、清潔、碳中性的可再生資源，已經(jīng)被作為化石資源的潛在替代品而進行了普遍的研究。其中最有利用前景的生物質(zhì)原料有木質(zhì)纖維素中的纖維素、半纖維素和木質(zhì)素，以及油料種子中富含的脂肪酸和甘油三酯。通過適合的轉化手段可以得到化學品和燃料。而生物質(zhì)原料結構復雜、含氧官能團較多，針對這些特

3、點可將生物質(zhì)催化轉化分為兩個方向:①通過加氫脫氧轉化到燃料分子;②通過選擇性催化轉化到高附加值化學品。將生物質(zhì)基化合物催化轉化為燃料分子和高附加值化學品，不僅大大豐富了生物質(zhì)來源的化學品產(chǎn)品庫，更順應了綠色化學發(fā)展的時代趨勢、為可再生資源轉化利用開拓了更廣泛的途徑。
　　根據(jù)生物質(zhì)的結構和羥基磷灰石的特性可以發(fā)現(xiàn)，羥基磷灰石非常適合作為催化劑應用在生物質(zhì)選擇性催化加氫的過程中。針對于此，我們以研究羥基磷灰石負載的金屬催化劑催化生物

4、質(zhì)基化合物分子的選擇性催化加氫為主要內(nèi)容，主要圍繞酚類加氫到環(huán)己酮類化合物、脂肪酸和油脂加氫到長鏈烷烴開展研究。研究了催化劑的構效關系，拓展了羥基磷灰石基催化劑在選擇性加氫催化的應用，開發(fā)了羥基磷灰石催化體系用于生物質(zhì)基化合物的選擇性催化加氫。
　　第1章首先對羥基磷灰石的結構、性質(zhì)進行了簡介，然后重點對羥基磷灰石基催化劑的應用進行了綜述，最后綜述了生物質(zhì)催化加氫反應近年的進展。
　　第2章介紹了控制合成羥基磷灰石的研究。主

5、要包括溶劑熱法和水熱法制備羥基磷灰石及羥基磷灰石的基礎表征。研究表明，可以通過調(diào)控溶劑合成不同形貌的羥基磷灰石;水熱法合成條件也對羥基磷灰石的合成有復雜的影響。
　　第3章介紹了使用鈀負載的羥基磷灰石催化劑用于苯酚選擇性加氫制備環(huán)己酮的研究。研究發(fā)現(xiàn)該催化體系可以在常溫、常壓氫氣氛圍中定量轉化苯酚到環(huán)己酮，延長時間沒有過量反應。該體系還可以耐受低達0.1bar的低氫壓和pH=5～9的酸堿環(huán)境。該體系中鈀活性中心和羥基磷灰石協(xié)同作用

6、達到高效高選擇性轉化。
　　第4章介紹了使用釕負載的羥基磷灰石催化劑用于脂肪酸和油脂選擇性加氫制備長鏈烷烴燃料分子的研究。羥基磷灰石可以吸附脂肪酸并活化羧基，促進Ru對羧基的加氫過程。該體系可以耐受廢棄油脂中各種雜質(zhì)的影響。并且水熱穩(wěn)定性高，釕納米顆粒和羥基磷灰石載體互相保護避免流失。
　　本論文主要對羥基磷灰石負載的金屬催化劑催化生物質(zhì)基化合物選擇性催化加氫進行研究，闡明了催化劑的構效關系，拓展了羥基磷灰石催化體系和生物質(zhì)