本文關鍵詞：非晶體Ni-B催化劑的改性及其催化糠醛加氫合成的研究

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【摘要】：環(huán)戊酮是一種重要的精細化工中間體,也是藥物、殺蟲劑、除草劑和香水的原料。在電子行業(yè),由于環(huán)戊酮對樹脂具有良好的溶解性能,故廣泛應用于溶劑。另外,環(huán)戊酮通過縮合加氫也用來合成長鏈烷烴�？啡﹣碓从谏镔|(zhì)資源,由糠醛加氫合成環(huán)戊酮是可持續(xù)的生產(chǎn)路線,所以本研究具有重要的學術價值和深遠的社會意義。由糠醛加氫合成環(huán)戊酮存在反應壓力高,選擇性低,穩(wěn)定性差等問題,解決這類問題關鍵是研制出高性能的加氫催化劑。本文采用化學還原法制備了一系列Ni-B和Ni-M-B(M為Cu、Co、Zn、Cr、Mo、Fe、Mg和Al)非晶態(tài)催化劑,用于糠醛加氫制備環(huán)戊酮的反應中。通過考察鎳源和硼鎳物質(zhì)的量比對Ni-B非晶態(tài)催化劑的結構及其催化性能的影響可知,適宜的鎳源為氯化鎳,最佳的硼鎳物質(zhì)的量比為4:1,此條件下,催化劑的顆粒分散性好,粒徑均勻。除以硝酸鎳為鎳源制備的催化劑沒有呈非晶態(tài)結構外,其他條件下制備的催化劑均呈現(xiàn)出非晶態(tài)結構。除以硝酸鎳為鎳源制備催化劑的TG曲線上沒有出現(xiàn)增重外,其他條件下制備的催化劑的TG曲線上,均出現(xiàn)明顯的增重現(xiàn)象。通過考察添加不同金屬對Ni-B非晶態(tài)催化劑結構及其催化性能的影響可知,添加少量的金屬不會改變Ni-B催化劑的非晶態(tài)結構;適量添加Cu和Co,有利于改善Ni-B非晶態(tài)催化劑催化糠醛加氫制備環(huán)戊酮的催化效果,按改性效果由高到低的排列順序為Cu(xCu=5%)Co(xCo=3%),而添加Zn、Cr、Mo、Fe、Mg和Al均對Ni-B非晶態(tài)催化劑催化糠醛加氫產(chǎn)生不利影響。通過采用XRD、氮吸附、SEM、H2-TPD和XPS等手段對Cu改性的Ni-B非晶態(tài)催化劑進行表征,研究Cu對Ni-B非晶態(tài)催化劑的改性機理。XRD結果表明,添加助劑Cu并未改變Ni-B催化劑的非晶態(tài)結構。SEM結果表明,當xCu=5%時催化劑球形顆粒較為完整,分散性較好,粒徑較均勻,無團聚現(xiàn)象,增加了催化劑的比表面積,加氫活性中心增多,這對反應物糠醛的吸附和產(chǎn)物的脫附有利。H2-TPD結果表明,Ni-B和Ni-Cu-B催化劑均出現(xiàn)兩個脫附峰,表明有兩種氫的吸附中心,兩個高溫脫附峰歸結為化學吸附H2的脫附。當Cu的添加量為5%時,脫附峰面積明顯增大,由此說明Ni和Cu之間產(chǎn)生相互作用,使得氫的吸附程度發(fā)生變化,活性中心數(shù)目增多,使得吸附的氫物種在催化劑表面的流動變得更容易,進而參與反應,對于催化劑活性的提高非常有益。XPS結果表明,添加助劑Cu之后使得催化劑的化學環(huán)境發(fā)生變化,部分電子由B向Ni轉(zhuǎn)移,使得Ni-Cu-B中的金屬Ni為富電子狀態(tài),而B為缺電子狀態(tài)。通過采用單因素優(yōu)化法得到了Ni-Cu-B非晶態(tài)催化劑催化糠醛加氫制環(huán)戊酮的最佳反應條件,其最佳的反應溫度、氫氣分壓、反應時間以及水和甲醇的溶劑體積比分別為160℃、0.8 Mpa、6 h和5:1。在此條件下,糠醛完全轉(zhuǎn)化,環(huán)戊酮的選擇性和收率分別為52.9%和52.9%。通過考察Ni-Cu-B非晶態(tài)催化劑的穩(wěn)定性發(fā)現(xiàn),催化劑在循環(huán)使用5次后仍然保持活性不失活,說明該催化劑具有較好的穩(wěn)定性。通過對反應5次后的催化劑進行表征分析發(fā)現(xiàn),反應后的催化劑的比表面積和孔容均減少,并產(chǎn)生團聚現(xiàn)象或不明塊狀物,但其非晶態(tài)結構不變,說明催化劑可能因團聚或不明塊狀物覆蓋催化劑的活性中心而出現(xiàn)失活。
【學位授予單位】：廣州大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：O643.36;TQ234.21

【參考文獻】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 Hany M.AbdelD ayem;M.Faiz;Hesham S.Abdel-Samad;Salah A.Hassan;;Rare earth oxides doped NiO/γ-Al_2O_3 catalyst for oxidative dehydrogenation of cyclohexane[J];Journal of Rare Earths;2015年06期

2 李孟杰;趙會吉;丁寧;劉晨光;;Raney銅催化糠醛選擇性加氫制備環(huán)戊酮和環(huán)戊醇[J];精細化工;2015年01期

3 張艷霞;白雪峰;;Ni-Mo-B非晶態(tài)合金催化劑制備及其催化加氫性能研究[J];化學與粘合;2010年02期

4 曾平莉;江玲超;周莉;;負載型非晶態(tài)合金催化劑的制備及應用研究[J];浙江化工;2009年06期

5 孫軍慶;嚴新煥;李波;楊建鋒;徐振元;;非晶態(tài)Ni-M-P催化劑用于間氯硝基苯加氫的研究[J];高�；瘜W工程學報;2006年06期

6 劉壽長;劉仲毅;劉艷麗;吳詠梅;王爭;朱微娜;;Effect of Lanthanum on Performance of RuB Amorphous Alloy Catalyst for Benzene Selective Hydrogenation[J];Journal of Rare Earths;2006年04期

7 嚴新煥;孫軍慶;李波;呂翔;孫孟飛;;NI-CE-P非晶態(tài)合金催化劑用于氯代硝基苯液相加氫制氯代苯胺[J];催化學報;2006年02期

8 嚴新煥;孫軍慶;徐穎華;楊建峰;;NI-CO-B非晶態(tài)合金催化劑用于氯代硝基苯液相加氫制氯代苯胺[J];催化學報;2006年02期

9 熊中強,米鎮(zhèn)濤,張香文;非晶態(tài)合金催化劑研究[J];化學進展;2005年04期

10 馬敬中,胡超男,占升衛(wèi),李建洪,江洪;1,4-二氧喹喔啉甲醛雙腙的合成及除草活性研究[J];現(xiàn)代化工;2005年06期

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本文編號：1259305