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随着石油资源逐渐枯竭,采用纤维素等生物质制备乙二醇和丙二醇有利于降低对化石能源的依赖,同时具有较高的经济价值和社会效益。 纤维素经过水解可以制备葡萄糖,经过加氢反应得到山梨醇,并进一步发生氢解得到乙二醇、丙二醇等高附加值化学品。目前山梨醇氢解制备乙二醇丙二醇存在产物选择性低、反应速率慢、催化剂易失活等问题。 本文采用溶剂挥发诱导自组装(EISA)法制备介孔镍铝催化剂,并系统考察助剂改性以及工艺条件优化对山梨醇氢解转化率和乙二醇丙二醇选择性的影响,考察催化剂的反应稳定性。主要研究内容如下: 1.介孔镍铝催化剂的制备及催化山梨醇氢解 采用EISA法制备了介孔镍铝催化剂,表征结果显示,Ni纳米颗粒在催化剂表面高度分散,粒径在5-10nm之间。Ni与氧化铝载体形成强相互作用。随着Ni含量的增加,Ni的粒径逐渐增大,催化山梨醇氢解性能先增加后降低。采用Ni/Al摩尔比为8/100的M-8NiAl,220℃、4MPa下反应8小时,山梨醇转化率达到36.2%,乙二醇丙二醇收率为20.5%。 2.介孔镍铈铝催化剂的制备及催化山梨醇氢解 采用EISA法制备了掺杂铈元素的镍铝催化剂,考察铈的掺入对催化剂物化性质及催化山梨醇氢解性能的影响。表征结果表明,掺杂铈元素后,催化剂仍能保持介孔结构,铈元素成功掺入氧化铝骨架中。铈的掺入促进了镍的还原,降低了镍的还原温度。反应结果表明,采用掺杂铈元素的催化剂,在相同反应条件下,山梨醇转化率和乙二醇、丙二醇选择性有所提高。采用M-8Ni2CeAl催化剂,在220℃、6MPa下反应8h,山梨醇转化率达到94.5%,乙二醇丙二醇收率为58.1%。 3.掺杂助剂元素的介孔镍铝催化剂的制备及催化山梨醇氢解 采用EISA法制备了分别掺杂La、Ce、Ca、Mg等元素的镍铝催化剂,考察助剂元素掺杂对催化剂物化性质及催化性能的影响。表征结果表明,Ca、Mg、La的掺杂可以不同程度地增强催化剂的碱性,La的掺入使得Ni粒径更小,而Ca、Mg的掺杂对Ni粒径无明显影响。反应结果表明,在相同掺杂量下,掺La的催化剂催化性能最佳。以M-8Ni2LaAl为催化剂,在220℃、6MPa下反应8h,山梨醇转化率达到95.6%,乙二醇丙二醇收率为61.7%。