【摘 要】
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随着传统化石能源的不断消耗,各国都在寻找新能源的替代方案,生物质能是唯一的可再生含碳资源。但是生物质能本身含氧量高,导致其热值低化学稳定性差,所以将其进行加氢脱氧制备高附加值化学品是十分关键的。其中糠醛作为重要的生物质平台化合物,由富含木质纤维素的农业肥料中制备而成,其原料不在人类的食物链范围内,每年我国产量丰富,导致糠醛价格低廉,下游产品经济价值高,需求范围广泛,其中2-甲基呋喃作为糠醛加氢脱氧
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随着传统化石能源的不断消耗,各国都在寻找新能源的替代方案,生物质能是唯一的可再生含碳资源。但是生物质能本身含氧量高,导致其热值低化学稳定性差,所以将其进行加氢脱氧制备高附加值化学品是十分关键的。其中糠醛作为重要的生物质平台化合物,由富含木质纤维素的农业肥料中制备而成,其原料不在人类的食物链范围内,每年我国产量丰富,导致糠醛价格低廉,下游产品经济价值高,需求范围广泛,其中2-甲基呋喃作为糠醛加氢脱氧的产物,有诸多的应用。本文制备了一系列Cu/Fe Ox催化剂,利用异丙醇作为氢供体,用于糠醛的氢转移制得2-甲基呋喃（2-MF）。比较了不同制备方法对催化效果的影响,并进行表征分析。在热处理过程中,对金属物种的生长和演化进行了监测,并对金属位点进行了精细的调控。在预先煅烧条件下,Cu Ox通过相偏析从Fe Ox基体中被还原和渗出,在合适的煅烧条件下,容易形成氧化铁载体半包覆的细小铜纳米颗粒。实验和模拟结果都明确表明,样品中的小颗粒有利于异丙醇氢解出氢,经比较活化能垒,2-甲基呋喃的生成优先发生在FOL脱羟基反应路径下。为了进一步降低反应起活温度,使反应条件更加温和,同时提高反2-MF选择性,向催化剂中引入Al元素,制备了不同Al元素掺杂比例的催化剂,这一改进提高了催化剂的比表面积,增加了催化剂中各物种的结晶度,增强了Cu、Fe两种金属与Al的相互作用,调节表面的Cu+的含量,其中Cu/Fe0.5Al1.5Ox催化剂表面的Cu+含量大幅提高,达到57.7%,并且其中强酸性位点显著提高,这一特点对催化剂在加氢脱氧过程中的反应十分关键,结果表明,该催化剂在220℃、常压条件下,2-MF选择性可达82.5%。并且经过动力学计算,由糠醇制备2-MF的活化能较低,为48.47k J/mol,该活化能数值均小于先前有关报道,较低的反应能垒会使该步骤的加氢脱氧转化为2-甲基呋喃更加容易。
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