磷化镍的制备及其催化糠醛加氢制备环戊酮

以NiCl_2·6H_2O为镍源、NaH_2PO_2·H_2O为磷源、乙二醇为溶剂、n(P)∶n(Ni)=3∶1,采用溶剂热法制备得到磷化镍(Ni-P)催化剂,并采用XRD、SEM、TEM、H_2-TPR、H_2-TPD、N_2吸附-脱附、XPS对其进行了表征。催化剂应用于糠醛加氢制备环戊酮的反应中效果良好,并考察了催化剂用量、氢气压力、反应温度、反应时间对反应的影响。结果表明,较优的工艺条件为:以水作为溶剂,原料与催化剂质量比为12,在反应温度150℃、氢气压力2.0 MPa、反应时间4 h时,糠醛转化率达到98.87%,环戊酮收率为68.65%。对催化剂进行稳定性测试,4次重复使用后环戊酮收率仅下降3.25%。     

糠醛选择性催化加氢的研究进展

糠醛是种可再生的生物质能源,可从农副产品中萃取得到。糠醛加氢可合成很多高附加值的产物,如糠醇、四氢糠醇、2-甲基呋喃、呋喃、2-甲基四氢呋喃、环戊酮、环戊醇和1,4丁二醇等。糠醛氢化反应除了碳碳双键、呋喃环氢化外,还有其他衍生副反应(脱羰、开环反应、缩合反应、C O键氢化等)。糠醛催化加氢催化剂主要为金属催化剂以及非晶态合金催化剂,单金属催化剂用于反应时的选择性和活性较低,通常采用添加助剂或是另一种金属以提高催化剂的活性和选择性,目前糠醛选择性催化加氢的研究主要集中在催化剂载体和双金属催化剂的研制上。主要阐述糠醛选择性催化加氢催化剂研究进展,指出在研制低成本、高选择性、稳定性、绿色环保的催化剂同时,催化剂的工业化应用研究有待进一步完善,最终以实现糠醛高效高选择性加氢工业应用为目的。     

Raney铜催化糠醛选择性加氢制备环戊酮和环戊醇

以Raney铜催化糠醛加氢制备环戊酮和环戊醇。考察了溶剂类型、溶剂比例、溶剂与糠醛的比例、反应温度、氢气压力及反应时间等参数对糠醛转化率和选择性的影响。结果表明,以体积比4∶1的甲醇和水作为溶剂,糠醛与溶剂体积比1∶10,温度180℃,氢气压力3 MPa,反应时间4 h时,Raney铜催化糠醛加氢对于环戊酮和环戊醇表现出良好的活性和选择性,糠醛转化率达98.9%,环戊酮和环戊醇的选择性分别为52.9%和19.3%。采用XRD、BET和SEM对Raney铜催化剂的微观结构进行了表征。     

稀土改性Ni/γ-Al_2O_3催化糠醛加氢制2-甲基呋喃的研究

采用超声-浸渍方法制备负载型Ni/γ-Al_2O_3及稀土(nRE∶nNi=1∶100)改性Ni/γ-Al_2O_3催化剂。以糠醛加氢制2-甲基呋喃为探针反应测试催化性能。结果表明,反应温度为310℃时,Ni/γ-Al_2O_3催化剂糠醛转化率为100%,对2-甲基呋喃选择性为95.3%;添加稀土Nd和Eu改性后,催化剂活性不变,对2-甲基呋喃的选择性从95.3%分别提高到96.2%和97.4%。     

糠醛催化加氢制糠醇催化剂Cu/Al2O3的改性研究

研制了一种新型糠醛催化加氢制糠醇的负载型无铬铜基催化剂,并研究了不同助剂以及助剂含量对催化剂性能的影响。发现助剂Ca的加入使得该催化剂在反应温度150℃、反应压力1.0 MPa、氢醛摩尔比8.0的条件下,糠醛转化率为100%、糠醇的选择性为98.9%。     

缺陷改性UiO-66糠醛催化转移加氢研究

以锆基金属有机框架Ui O-66为研究对象,采用冰乙酸/水作调节剂,考察不同酸水质量比、溶剂热温度和溶剂热时间对Ui O-66晶体结构与缺陷的影响。以糠醛催化转移加氢反应为探针研究不同条件下制备的Ui O-66的催化性能,考察了溶剂类型、反应温度和反应时间的影响。结果表明：通过调节酸水质量比和溶剂热条件形成的缺陷结构能有效提高Ui O-66的催化活性。以异丙醇为最优溶剂,在453 K下反应3 h,糠醛转化率98.9%,糠醇选择性98.1%。     

水介质下金属基催化剂催化糠醛加氢的研究进展

糠醛是连接生物原料和生物炼制工业的桥梁。糠醛在水介质中的还原性转化是制备各种精细化学品的重要途径,经多相催化剂催化可以得到大量的下游产品,如(四氢)糠醇、 2-甲基(四氢)呋喃、内酯、乙酰丙酸盐、环戊酮、环戊醇等。催化剂的活性主要取决于金属及载体的性质,以及温度、时间、溶剂和压力等反应条件。本文针对不同的非贵金属(Cu、Ni和Co)和贵金属(Pd、Ru、Pt和Au)基催化剂对糠醛加氢制备环戊酮和环戊醇的研究进展进行了综述,Ru、Pd、Au和Cu基催化剂较其他催化剂有更高的选择性,Cu-Ni双金属催化剂具有优异的催化活性和选择性,但稳定性有待提高。对金属表面发生氢化反应的机理进行了探讨,结果表明：水介质和较弱的路易斯酸性位点在环重排的反应中起关键作用,同时提出了糠醛在水介质中的加氢反应的未来研究方向。     

Ni2P催化剂的制备及加氢脱硫性能研究

通过共沉淀并用原位程序升温还原的方法制备了体相Ni2P催化剂,用二苯并噻吩(DBT)作为模型化合物进行加氢脱硫(HDS)活性评价,结果显示Ni2P具有比较低的加氢活性和相对高的脱硫活性,且有很高的稳定性。     

化学镀法制备Ni3P/γ-Al2O3及其催化苯酚加氢脱氧性能

采用浸渍-化学镀的方法,经磷酸刻蚀合成出了Ni_3P/γ-Al_2O_3催化剂。实验考察了P与Ni物质的量比(P/Ni比)、络合剂种类、柠檬酸钠与镍的物质的量比(TSC/Ni比)以及不同种类和不同时间的酸处理对催化剂物相结构的影响。采用X射线衍射仪(XRD)、N_2-物理吸附和NH_3程序升温脱附(NH_3-TPD)对制备的催化剂进行表征,并以苯酚的十氢萘溶液(质量分率为1%)为原料考察了磷酸刻蚀前后催化剂的加氢脱氧反应性能。结果表明:选取P/Ni比为6,按照TSC/Ni比为1的比例添加柠檬酸钠作为络合剂,经磷酸刻蚀12 h后可获得纯相Ni_3P/γ-Al_2O_3催化剂。与刻蚀前相比,磷酸刻蚀后的催化剂酸性增强,表现出更高的低温加氢脱氧活性,150℃苯酚的转化率由65.5%提高到99.0%,环己烷选择性提高一倍;250℃时苯酚已完全转化,环己烷选择性高达98.7%。     

过渡金属负载Silicalite-1分子筛的制备及其催化糠醛加氢性能研究

糠醛是一种重要的生物质平台分子,研发具有高活性和稳定性的糠醛加氢催化剂是当前的研究焦点,但贵金属催化剂的高成本问题使得其难以满足大规模工业生产的需求。利用一步水热法成功地合成了过渡金属负载Silicalite-1分子筛催化剂,并探讨了引入不同类型的过渡金属（如Ni、Co、Cu和Fe）对Silicalite-1分子筛结构产生的影响。研究结果表明：低金属负载量并不会对分子筛结构的形成产生影响,同时金属物种在分子筛载体的表面也能均匀分布。在糠醛的加氢转化过程中,Ni基催化剂S-Ni2展现出优异的糠醛转化能力,糠醛的转化率高达96%,产物呋喃的选择性保持在71%左右。Cu基催化剂S-Cu1表现出优异的糠醇选择性,产物选择性接近100%,这一性能明显优于通过浸渍法制得的铜基催化剂（76%）。因此,与浸渍法相比,采用一步水热法可以获得具有高选择性的催化剂,且该方法简单易操作。本研究为寻找高效、稳定且经济的金属加氢催化剂开辟了新的方向,并促进了生物质资源的高值化应用。     

Ti对Ni2P催化剂加氢性能的影响

采用共沉淀法制备Ni₂P催化剂及TiO₂改性的Ni₂P催化剂,以1-庚烯的甲苯溶液为模型原料,考察引入不同含量Ti对Ni₂P催化剂加氢性能的影响,对催化剂进行表征,结果表明, Ni₂P催化剂对烯烃基本无加氢活性,引入Ti后可显著提高催化剂加氢性能,Ti与Ni物质的量比为0.03时,1-庚烯完全被加氢转化为烷烃,同时有少量的甲苯溶剂发生化学反应,说明此时催化剂对1-庚烯加氢具有较高选择性,对甲苯加氢活性较低。随着Ti引入量的增加,对1-庚烯加氢活性不断提高;继续增加Ti的引入量,甲苯溶剂损失增大,芳烃收率损失严重。     

糠醛加氢制糠醇中γ-Al2O3负载Cu-Zn催化剂的改性研究

采用浸渍法制备Co改性γ-Al₂O₃负载的Cu-Zn催化剂，考察Cu-Zn负载量、Co含量及反应温度等对催化剂性能的影响。结果表明，在413 K、氢气流速0.5 mL·s^－1 和糠醛空速2 h^-1 条件下,当催化剂Cu-Zn/γ-Al₂O₃（Co）中n(Cu)∶n(Zn)∶n(Al)∶n(Co)＝1.0∶2.0∶3.0∶0.51时，糠醇的选择性100％，糠醛转化率94.6％，比使用单纯Cu-Zn/γ-Al₂O₃催化剂的最佳转化率提高11％。     

TiO_2改性对Ni_2P/α-Al_2O_3催化加氢脱氧性能的研究

以α-Al_2O_3为载体,经(CA-Ni-P-Pd)+TiO_2和(Ni-P-Pd)+(TiO_2-CA)路径,采用程序升温还原法(TPR)制备了负载型磷化镍(Ni_2P)催化剂,采用XRD和H_2-TPR等技术对催化剂结构进行表征,对其催化加氢脱氧性能进行测试。实验结果表明,TiO_2的添加有效降低催化剂氧化物前驱体的还原温度;相比于Ni_2PPd/α-Al_2O_3,TiO_2-CA改性的催化剂中Ni_2P的晶粒均有不同程度的变大。     

非均相Pd/mpg-C3N4催化糠醛选择性加氢制糠醇

通过超声辅助法制备非均相介孔石墨相氮化碳负载钯催化剂(Pd/mpg-C₃N₄),采用XRD、TEM、UV-vis DRS、PL、XPS、BET等手段对非均相Pd/mpg-C₃N₄催化剂进行了表征。同时考察反应温度、反应时间、催化剂用量、溶剂种类、催化剂稳定性对糠醛转化率和糠醇收率的影响。结果表明：Pd粒子均匀的分散在介孔石墨相氮化碳(mpg-C₃N₄)表面,非均相Pd/mpg-C₃N₄催化剂的比表面积达到了178.125 m²/g,对糠醛选择性加氢制糠醇反应具有良好的催化活性,同时其具有良好的稳定性;在反应温度100℃、反应时间3 h、催化剂用量40 mg、糠醛用量0.5 mL、去离子水20 mL、H₂压力1.0 MPa、光照条件下糠醇的收率最高达到了95.6%,此时糠醛的转化率为98.8%;循环使用5次后糠醛的转化率和糠醇的收率仍达到了87.6%和81.3%。     

Al2O3-ZrO2负载Ni2P催化剂加氢脱硫脱氮活性

采用浸渍-沉淀法制备Al2O3-ZrO2复合氧化物,通过程序升温还原法制备Ni2P/Al2O3-ZrO2催化剂。运用X射线衍射、N2吸附-脱附、X射线光电子能谱技术对载体和催化剂进行表征,并以噻吩加氢脱硫、吡啶加氢脱氮反应为探针考察复合氧化物对Ni2P催化剂加氢活性的影响。结果表明,在Al2O3表面引入少量ZrO2,既保持了γ-Al2O3大比表面积的结构优势,又减少了P或Ni与Al2O3表面的接触,促进Ni2P的形成。载体中ZrO2质量分数20%的Ni2P/Al2O3-ZrO2催化剂活性最高,载体焙烧温度过高会导致催化剂活性下降。     

改性海泡石和γ-Al2O3负载Ni-B-Mo合金催化糠醛液相加氢制糠醇

分别以改性海泡石(Sep)和γ-Al2O3为载体,采用浸渍还原法制备了负载型Ni-B-Mo合金催化剂,用于催化糠醛液相加氢。研究发现,Ni-B-Mo/Sep催化剂上糠醛转化率为83.8%、糠醇的选择性为98.7%,均优于Ni-B-Mo/γ-Al2O3。采用差热分析(DTA)、NH3吸附红外光谱(IR)、比表面积测试(BET)和程序升温脱附(TPD)等技术,考察了载体对Ni-B-Mo合金催化剂性能的影响。研究结果表明,Ni-B-Mo/Sep表现出高活性主要是由于其独特的合金组成、较高的Ni含量和L酸中心、对反应物中等强度的吸附中心变弱以及吸附中心数目增多、具有更少的吸附产物中心所致。Ni-B-Mo/Sep选择性更高主要是由于其对糠醇吸附的强度较弱,不易发生深度加氢。     

Pd负载双金属氰化物高收率催化糠醛转化为环戊酮

生物质衍生品糠醛转化为环戊酮是合成高附加值化学品的重要反应。但是当前,在金属/载体双功能催化剂Br#x2300;nsted酸的作用下,会生成大量的腐蚀质,导致炭收率较低。因此,本文合成纯Lewis酸的双金属氰化物作为载体负载Pd金属用于反应。研究发现,通过不同种类的双金属氰化物拥有不同的酸性,比表面积受到配位化合物的影响。负载后Pd以8nm的大小分散在双金属氰化物的表面。催化反应时,Pd/FeZn得到了97.2%收率的环戊酮,而Pd/FeNi,Pd/FeCo得到超过92.5%收率的糠醇。并且催化剂热稳定性和化学稳定性能良好,循环五次后没有明显活性下降。这个研究不仅仅提供了一种糠醛高收率转化为环戊酮的方法,而且研究了双金属氰化物基双功能催化剂的优势,对其他催化反应有启迪作用。