【摘要】：能源是人類社會進步的基礎,隨著石油、煤炭、天然氣等化石能源的日益消耗,尋求替代資源已成為當今世界一個迫切需要解決的課題。第二代生物燃油通過油脂脫氧制備,主要成分為含8-22碳的烴類化合物,由于其不含氧、熱值高,與車用燃油可以任何比例混合同時可作為航空燃油的替代品,已成為生物質(zhì)領域研究的熱點。目前從油脂出發(fā)制備第二代生物燃油的主流方法為植物油的加氫脫氧,主要存在原料成本高和氫耗大的問題,因此,氫耗小、成本低且具有處理低品位油脂前景的油脂脫羧反應備受關注。 本論文以長鏈脂肪酸及酯為模型物質(zhì),全面開展了模型物質(zhì)非臨氫催化脫羧制備脂肪烴的研究,包括金屬催化劑制備、催化劑活性評價、反應動力學、脫羧工藝條件優(yōu)化等方面。以期制備高效廉價耐用的脫羧催化劑,揭示催化脫羧反應的規(guī)律性,闡述催化脫羧的反應機理,建立高效的長鏈烷烴制備的新方法,推動第二代生物燃油低成本、高效率制備的工業(yè)化進程。 首先,制備了五種不同的Pt/C催化劑并進行了高溫液態(tài)水中硬脂酸脫羧反應的活性評價。考察了其中兩種活性較好的催化劑(Pt/C-H2O2-EG-24h, Pt/C-H2O2-HCHO-2h)催化下不同反應時間、不同催化加量對硬脂酸脫羧的影響。結(jié)果表明：經(jīng)H2O2氧化處理的活性炭比表面積、中孔孔容均大于經(jīng)HNO3氧化處理的活性炭；與HCHO相比,還原劑乙二醇更有助于Pt顆粒在活性炭的分散；還原時間對催化劑活性也有一定影響。 其次,開展了商品級Pt/C催化脂肪酸酯脫羧的工藝研究�？荚u了苯乙腈、水、十二烷、環(huán)己烷、甲醇介質(zhì)下及無介質(zhì)狀態(tài)下,商品級Pt/C對硬脂酸酯催化脫羧的催化活性；考察了水熱條件下不同脂肪酸酯在Pt/C催化下的催化脫羧的反應行為,并將Pt/C應用于水熱條件下微藻油脂的催化脫羧。結(jié)果表明：Pt/C與高溫液態(tài)水具有協(xié)同催化作用；酯在水熱條件下先快速水解生成脂肪酸,再進行脫羧生成脂肪烴。Pt/C有較好的催化脫氧作用,對微藻油脂直接水熱脫氧有一定的效果。 接著,制備碳納米管負載Pt催化劑(Pt/MWCNTs),研究了高溫液態(tài)水中Pt/MWCNTs催化硬脂酸脫羧的動力學,通過對催化劑反應前后的一系列表征獲得催化劑的結(jié)構(gòu)信息,并考察了不同碳鏈長度對飽和脂肪酸脫羧的影響。結(jié)果表明：Pt/MWCNTs催化硬脂酸脫羧生成十七烷的選擇性為97%；此反應為擬一級反應,表觀活化能為114kJ/mol; C12-C22的脂肪酸在Pt/MWCNTs催化下脫羧生成相應的脂肪烴,選擇性隨碳鏈長度的不同有所變化。 最后,選取硬脂酸作為模型物質(zhì),考評了Ni、Cu、Mg等各類非貴金屬催化劑在無介質(zhì)狀態(tài)下催化硬脂酸脫羧的催化性能,并初步探究了載體、非貴金屬種類、金屬價態(tài)、反應介質(zhì)、非貴金屬負載量對催化劑活性的影響。結(jié)果表明：與Cu、Mg相比,非貴金屬Ni有較好的催化脫羧活性；相比水熱條件,Ni/C催化劑在無介質(zhì)狀態(tài)下顯示出更好的催化活性。
【學位授予單位】：浙江大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2014
【分類號】：TK6;TQ203.2

【參考文獻】

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本文編號：2803566