论文部分内容阅读
随着化工行业的高速发展,未来对催化剂的需求将会越来越高,要求也将越来越严格,因此,开发性能优越的新型催化剂已经成为当今研究的重点。本文从芳香硝基化合物催化加氢反应和纤维素水解反应两个方面,分别开发了两种新型催化剂,并对其制备和催化性能方面进行了研究探索。本文先将椰壳活性炭表面接枝上环己一胺双氮配体,以该功能化活性炭作为载体用化学还原法成功制备出了Pd/C、Pd-B/C和Pd-Ni-B/C催化剂。Pd或其非晶态合金粒子均在活性炭上高度分散,且粒径分布很窄,为2-5nm。Pd-B及Pd-Ni-B的非晶态结构通过XRD来表征;XPS结果说明部分电子从B转向Pd,从而使Pd表面富电子;H2-TPD结果显示,与Pd/C相比,非晶态合金催化剂的脱附峰向高温移动,表明非晶态合金表面与H有更强的相互作用力。三种催化剂的催化性能是通过芳香硝基化合物催化加氢反应来评价的。在对氯硝基苯加氢中,Pd-Ni-B/C具有最高的催化活性和选择性,TOF值为8316/h;同时对氯硝基苯的转化率为98.6%,对氯苯胺的选择性为94.6%。Pd-Ni-B/C优良的催化加氢性能在α-硝基萘加氢反应中得到更进一步的体现。该催化剂在将-N02还原的同时,也将部分芳香环进行了加氢。其中,α-硝基萘的转化率为99.6%,且TOF值达最高,为88/h。此外,本文还用碱处理法成功制备了介孔H-ZSM-5沸石分子筛,通过XRD、FT-IR、N2吸附和SEM对其结构和性能进行表征。以还原糖收率为指标,考察介孔H-ZSM-5在离子液体中催化纤维素水解的性能。研究表明,碱处理30min的介孔H-ZSM-5为催化剂时,传质效果改善最为明显,纤维素转化率和还原糖收率达最高,分别为76.2%和49.56%;而未处理的H-ZSM-5为催化剂时,相应数值分别为41.3%和33.21%。同时,还考察了反应时间、温度和催化剂用量对水解反应的影响。通过XRD、元素分析和N2吸附研究了介孔沸石在离子液体中的行为特征,发现离子液体可以进入到介孔H-ZSM-5的孔道内部来促进Bronsted酸位产生更多的H+,从而利于水解反应的进行。同时该催化剂水热稳定性好,可重复使用,在生物质水解方面的应用有着广阔的前景。