負(fù)載型Ru催化劑催化纖維素制備低碳多元醇的研究.pdf

1、隨著社會經(jīng)濟(jì)的迅速發(fā)展，全球?qū)δ茉葱枨罅咳找嫣嵘豢稍偕茉促Y源正瀕臨危機(jī)。利用生物質(zhì)資源轉(zhuǎn)化為化學(xué)品和燃料的研究越來越受到研究者的關(guān)注。纖維素是自然界中最豐富的生物質(zhì)能源資源，可以通過催化轉(zhuǎn)化反應(yīng)制備山梨醇、甘露醇、乙二醇、1，2-丙二醇等一系列的低碳多元醇，這些多元醇可以進(jìn)一步通過化學(xué)反應(yīng)轉(zhuǎn)化為工業(yè)上重要的生物質(zhì)平臺化合物，這對人類社會的可持續(xù)發(fā)展具有重要意義。
　　本文以纖維素為研究對象，以碳納米管為載體制備了多種負(fù)載型金

2、屬催化劑，實(shí)現(xiàn)了在較溫和條件下纖維素一步加氫催化轉(zhuǎn)化為低碳多元醇，具體研究內(nèi)容和結(jié)論如下:
　　(1)采用浸漬法制備得到一系列氧化態(tài)的負(fù)載型金屬催化劑，后經(jīng)H2還原得到負(fù)載型金屬催化劑。分別考察了載體、活性金屬組分、反應(yīng)溫度和反應(yīng)時(shí)間等因素對催化劑催化性能的影響。結(jié)果表明，以碳納米管為載體負(fù)載Ru作催化劑，具有較好的催化性能;反應(yīng)溫度和反應(yīng)時(shí)間對催化劑在纖維素催化轉(zhuǎn)化反應(yīng)過程中具有較大影響;同時(shí)考察了Ru/CNTs、Pd/Al2O

3、3對葡萄糖、纖維二糖催化轉(zhuǎn)化的催化性能，均表現(xiàn)出顯著的加氫活性，在溫度為200℃下，H2壓力為6.0MPa，反應(yīng)30min后，Ru/CNTs、Pd/Al2O3可將葡萄糖和纖維二糖完全催化降解，山梨醇收率分別達(dá)52.8％、32.3％。
　　(2)以碳納米管為載體，SnCl2為改性劑，制備一系列的雙金屬負(fù)載型催化劑，分別從不同活性金屬組分和二元金屬原子配比、反應(yīng)時(shí)間、反應(yīng)溫度、H2壓力以及催化劑用量等因素對纖維素催化性能的影響進(jìn)行了優(yōu)

4、化。結(jié)果表明，當(dāng)Sn/Ru=0.3（原子比）時(shí)，催化劑具有較好的催化活性。當(dāng)反應(yīng)溫度為200℃，H2壓力為6.0MPa，反應(yīng)時(shí)間為30min時(shí)，纖維素轉(zhuǎn)化率可達(dá)75.6％，山梨醇收率為22.2％;通過單因素實(shí)驗(yàn)得到，Ru-Sn/CNTs上纖維素催化轉(zhuǎn)化的最佳反應(yīng)條件為:反應(yīng)溫度為220℃，反應(yīng)時(shí)間為60min，H2壓力為6.0MPa，催化劑用量為0.4g（纖維素用量1.0g），C2～C3、C6糖醇收率分別為15.46％和35.48％。<

5、br>　　(3)選擇Amberlyst-15、HZSM-5、WO3和AC-SO3H等固體酸，考察固體酸和金屬負(fù)載型催化劑對纖維素催化轉(zhuǎn)化反應(yīng)的影響。結(jié)果表明，大孔樹脂(Amberlyst-15)對Ru/Al2O3催化劑具有一定的促進(jìn)作用，當(dāng)采用Amberlyst-15和Ru/Al2O3雙功能催化劑催化轉(zhuǎn)化時(shí)，纖維素轉(zhuǎn)化率達(dá)到75.94％，比單一采用Ru/Al2O3催化劑和無催化劑存在下分別提高了23.55％、55.41％，多元醇收率也得