貴金屬催化劑催化巴豆醛選擇性加氫性能研究.pdf

1、巴豆醇作為一種重要的有機(jī)中間體廣泛應(yīng)用于醫(yī)藥、涂料和農(nóng)藥等的合成中。目前工業(yè)中生產(chǎn)巴豆醇主要采用硼氫化鈉或四氫化鋰鋁直接還原巴豆醛制得，但存在生產(chǎn)流程長，成本高，污染環(huán)境等缺點(diǎn)。而采用固體催化劑直接催化巴豆醛選擇性加氫制備巴豆醇可以克服以上弊端，具有明顯優(yōu)勢(shì)。本論文利用沉積-沉淀方法，制備出負(fù)載型金催化劑和鉑催化劑，在自制的固定床層反應(yīng)裝置上進(jìn)行巴豆醛選擇性加氫反應(yīng)，得到較好的催化活性和巴豆醇選擇性。通過XRD、FT-IR、TEM、Ra

2、man、CO化學(xué)吸附等表征手段，對(duì)催化劑的物理性質(zhì)進(jìn)行了研究，以揭示反應(yīng)的活性位本質(zhì)，探討了影響催化性能的可能因素。 本研究工作包括以下三部分內(nèi)容： 1、Au/TiO2催化劑催化巴豆醛選擇性加氫合成巴豆醇的研究 以不同晶相的TiO2為載體，采用沉積-沉淀法制備了一系列Au/TiO2催化劑，應(yīng)用于巴豆醛選擇性加氫合成巴豆醇的反應(yīng)，并通過XRD、TEM、Raman等手段對(duì)催化劑進(jìn)行了系統(tǒng)表征。XRD和TEM結(jié)果表明，

3、Au顆粒大小不受載體TiO2晶相的影響，表明沉積-沉淀方法可以制備出粒徑相對(duì)一致的Au催化劑。催化反應(yīng)結(jié)果表明，在Au粒徑相對(duì)一致的Au/TiO2催化劑中，載體TiO2的晶相組成影響Au/TiO2催化劑的巴豆醛加氫性能：相對(duì)于純晶相銳鈦礦或純晶相金紅石，復(fù)合相TiO2既提高Au/TiO2的催化活性，又增加巴豆醇選擇性。 2、Pt/CeO2催化劑催化巴豆醛選擇性加氫合成巴豆醇的研究 采用沉積-沉淀法制備了一系列Pt/CeO

4、2催化劑，應(yīng)用于巴豆醛選擇性加氫反應(yīng)，并利用TPR，XRD，TEM，Raman，BET等手段對(duì)催化劑進(jìn)行了系統(tǒng)表征，以探索Pt/CeO2催化劑活性中心和失活原因。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明高溫還原催化劑有利于巴豆醇的生成，其中在700℃還原時(shí)巴豆醛初始轉(zhuǎn)化率接近70％，巴豆醇的初始選擇性接近80％，原因是高溫還原有利于Pt晶粒中Pt(111)晶面的生長(TEM結(jié)果)，以及Ce3+離子的產(chǎn)生(TPR結(jié)果)，其對(duì)鉑粒子的產(chǎn)生供電子效應(yīng)，有利于巴豆醛中C=

5、O鍵的吸附。巴豆醇的選擇性隨著反應(yīng)進(jìn)行有所降低，原因是反應(yīng)過程中Ce3+離子逐漸向高價(jià)態(tài)的Ce4+離子轉(zhuǎn)變，低價(jià)Ce對(duì)鉑粒子的供電子效應(yīng)逐漸減弱，進(jìn)而對(duì)巴豆醛中C=O鍵的吸附減弱。Raman表征結(jié)果表明，反應(yīng)后的Pt/CeO2催化劑表面有積炭。催化劑表面積碳，會(huì)覆蓋催化劑的活性中心，而導(dǎo)致活性下降。積炭的原因可能是反應(yīng)過程中鈰價(jià)態(tài)的轉(zhuǎn)變過程中引起的。 3、Pt/Pr6O11催化劑在巴豆醛選擇性加氫反應(yīng)中的催化性能研究 以

6、Pr6O11為載體采用沉積沉淀法制備了Pt/Pr6O11催化劑，應(yīng)用于巴豆醛選擇性加氫反應(yīng)，并通過TPR、FT-IR、Raman技術(shù)對(duì)催化劑進(jìn)行了表征。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，還原溫度對(duì)Pt/Pr6O11催化劑的催化性能有顯著影響：700℃還原時(shí)，巴豆醇的選擇性在70％以上。結(jié)合TPR和FT-IR表征結(jié)果，對(duì)Pt/Pr6O11催化劑進(jìn)行還原，產(chǎn)生的Pr3+離子，其能有效提高催化劑對(duì)巴豆醇的選擇性。然而，Raman結(jié)果表明，反應(yīng)后催化劑表面存在積炭