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生物柴油是一种理想替代燃料,在其生产过程伴随着大量的副产物甘油,导致甘油供过于求。开发甘油衍生物是处理过剩甘油的一种有效途径。碳酸甘油酯(GC) 是一种具有高附加值的化学品,广泛应用于药品、化妆品等众多领域,可由甘油转化而来。在多种合成路线中,使用甘油与碳酸二甲酯 (DMC) 酯交换制备GC的反应路径由于所需条件温和、主产品收率高等因素备受青睐。本文通过两种简易路径合成了复合金属氧化物催化剂用于甘油酯交换反应。通过考察复合方式与反应条件所致催化效果的差别,进行改进。得到的结论如下:
(1) 使用过量浸渍法制备了一系列BaO-Li2O/CeO2催化剂。当金属总负载量10%,n(Ba)/n(Li)=1/2时,所合成的催化剂10%(1Ba:2Li)/CeO2(600 ℃煅烧5 h)活性最高。通过调整反应条件,在85 ℃,n(甘油)/n(DMC)为1/3,催化剂质量为甘油的5wt.%,反应6 h,获得最大甘油转化率96.50%,GC选择性达到100%。分析了催化剂的理化性质,结构组成,结果显示,Li+占据了BaO晶格中部分Ba2+的位置,促成了大量强碱性位点的产生,推动甘油转化。在重复使用四次后,在反应中仍然保持着较高的催化活性。
(2) 使用共沉淀法制备了不同n(Ce)/n(Zn)的混合双金属氧化物CeO2-ZnO催化剂。Ce、Zn等摩尔比例合成的催化剂Ce0.5Zn0.5O (550 ℃煅烧5 h) 活性最高。调节反应温度、反应物摩尔比优化催化剂的性能:在85 ℃,n(甘油)/n(DMC)为1/3,Ce0.5Zn0.5O用量为甘油的3wt.%,反应1 h,甘油转化率为96.17%,GC选择性达到100%。测定了催化剂样品的物化性质,结果显示,所合成的催化剂为介孔材料,具有可观的比表面积;样品含有弱碱性位点与强碱性位点,后者对甘油转化起主要催化作用。Zn2+掺杂到CeO2晶格,取代部分Ce4+,形成表面缺陷,产生了强碱性位点。
(1) 使用过量浸渍法制备了一系列BaO-Li2O/CeO2催化剂。当金属总负载量10%,n(Ba)/n(Li)=1/2时,所合成的催化剂10%(1Ba:2Li)/CeO2(600 ℃煅烧5 h)活性最高。通过调整反应条件,在85 ℃,n(甘油)/n(DMC)为1/3,催化剂质量为甘油的5wt.%,反应6 h,获得最大甘油转化率96.50%,GC选择性达到100%。分析了催化剂的理化性质,结构组成,结果显示,Li+占据了BaO晶格中部分Ba2+的位置,促成了大量强碱性位点的产生,推动甘油转化。在重复使用四次后,在反应中仍然保持着较高的催化活性。
(2) 使用共沉淀法制备了不同n(Ce)/n(Zn)的混合双金属氧化物CeO2-ZnO催化剂。Ce、Zn等摩尔比例合成的催化剂Ce0.5Zn0.5O (550 ℃煅烧5 h) 活性最高。调节反应温度、反应物摩尔比优化催化剂的性能:在85 ℃,n(甘油)/n(DMC)为1/3,Ce0.5Zn0.5O用量为甘油的3wt.%,反应1 h,甘油转化率为96.17%,GC选择性达到100%。测定了催化剂样品的物化性质,结果显示,所合成的催化剂为介孔材料,具有可观的比表面积;样品含有弱碱性位点与强碱性位点,后者对甘油转化起主要催化作用。Zn2+掺杂到CeO2晶格,取代部分Ce4+,形成表面缺陷,产生了强碱性位点。