生物質是自然界中儲存最豐富且廉價的可再生有機碳資源。γ-戊內酯（GVL）作為一種重要的生物質衍生化合物,在燃料、化工、食品等領域具有廣闊的應用,是公認的基礎化工原料替代品之一。探索出綠色、經濟、高效的GVL合成路線是目前生物質資源利用領域研究的熱點問題。本文為乙酰丙酸乙酯及糠醇合成GVL設計并制備了高效的鎳基催化劑和酸催化劑,研究了金屬-酸、雙酸催化劑在反應中的催化反應規(guī)律,主要研究內容如下:（1）以檸檬酸為還原劑,硝酸鎳為鎳源,采用固相研磨-原位還原法制備出一系列不同檸檬酸和硝酸鎳摩爾比（C6H8O7/Ni）的無載體磁性介孔Ni-X催化劑。改變檸檬酸用量可以改變檸檬酸鎳前驅體還原程度,并調節(jié)Ni-X催化劑的孔結構及Ni O含量。C6H8O7/Ni摩爾比為1.2:1的Ni催化劑（Ni-1.2）在乙酰丙酸乙酯（EL）轉移加氫合成GVL反應中具有最高的催化活性。最優(yōu)反應條件下,EL完全轉化,GVL的選擇性可達99.1%。表征結果表明,Ni-1.2的優(yōu)異催化性能可歸因于:Ni-1.2均一的介孔結構和較高的比表面積,降低了反應分子的擴散阻力,使得Ni活性中心得以充分利用;催化劑表面少量Ni O... 

【文章頁數(shù)】：102 頁

【學位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
ABSTRACT
第一章 緒論
    1.1 前言
    1.2 γ-戊內酯的簡介
        1.2.1 γ-戊內酯的結構與基本性質
        1.2.2 γ-戊內酯的應用
    1.3 生物質衍生物合成γ-戊內酯的研究現(xiàn)狀
        1.3.1 生物質資源及其在能源領域的應用簡介
        1.3.2 生物質合成γ-戊內酯的路線分析
        1.3.3 纖維素、半纖維素轉化為γ-戊內酯
        1.3.4 糖類轉化為γ-戊內酯
        1.3.5 糠醛、糠醇轉化為γ-戊內酯
        1.3.6 乙酰丙酸(酯)轉化為γ-戊內酯
    1.4 選題的意義、創(chuàng)新點及研究內容
        1.4.1 選題的意義與創(chuàng)新點
        1.4.2 研究內容
第二章 無載體介孔Ni催化乙酰丙酸乙酯合成γ-戊內酯
    2.1 引言
    2.2 實驗部分
        2.2.1 實驗試劑及儀器
        2.2.2 催化劑的制備
        2.2.3 催化劑的表征
        2.2.4 催化劑的活性評價
        2.2.5 產物定性及定量分析
    2.3 結果與討論
        2.3.1 催化劑的結構表征
        2.3.2 還原劑對催化劑性能的影響
        2.3.3 檸檬酸用量對催化劑性能的影響
        2.3.4 催化劑用量對反應的影響
        2.3.5 反應溫度對反應的影響
        2.3.6 反應時間對反應的影響
        2.3.7 不同醇源對反應的影響
        2.3.8 底物適用性考察
        2.3.9 催化劑的重復使用性能
        2.3.10 酸中心作用及協(xié)同機理
    2.4 本章小結
第三章 Ni/E-cat協(xié)同催化乙酰丙酸乙酯合成γ-戊內酯
    3.1 引言
    3.2 實驗部分
        3.2.1 實驗試劑及儀器
        3.2.2 催化劑的制備
        3.2.3 催化劑的表征
        3.2.4 催化劑的活性評價
        3.2.5 產物定性及定量分析
    3.3 結果與討論
        3.3.1 催化劑的結構表征
        3.3.2 FCC平衡劑(E-cat)的催化性能
        3.3.3 不同鎳負載量的w-Ni/E-cats的催化性能
        3.3.4 催化劑用量對反應的影響
        3.3.5 反應溫度和時間對反應的影響
        3.3.6 底物與溶劑的擴展
        3.3.7 協(xié)同催化機理及反應路徑探究
        3.3.8 催化劑的重復使用性能
    3.4 本章小結
第四章 Zr-P/TS催化糠醇一鍋法轉化為乙酰丙酸酯和 GVL
    4.1 引言
    4.2 實驗部分
        4.2.1 實驗試劑及儀器
        4.2.2 催化劑的制備
        4.2.3 催化劑的表征
        4.2.4 催化劑的活性評價
        4.2.5 產物定性及定量分析
    4.3 結果與討論
        4.3.1 催化劑的結構表征
        4.3.2 不同溫度下TS-1的催化性能
        4.3.3 TS-1負載磷鎢酸對反應的影響
        4.3.4 TS-1負載氧化鋯對反應的影響
        4.3.5 雙功能Zr-P/TS-1催化劑的催化性能
        4.3.6 反應因素的考察
        4.3.7 催化劑的重復使用性能
        4.3.8 反應路線及機理的探究
    4.4 本章小結
第五章 結論與展望
    5.1 結論
    5.2 展望
參考文獻
攻讀碩士期間發(fā)表的論文
致謝


【參考文獻】：
期刊論文
[1]In situ synthesis of biomass-derived Ni/C catalyst by self-reduction for the hydrogenation of levulinic acid to γ-valerolactone[J]. Shuqi Fang,Zhibing Cui,Yuting Zhu,Chenguang Wang,Jing Bai,Xinghua Zhang,Ying Xu,Qiying Liu,Lungang Chen,Qi Zhang,Longlong Ma.  Journal of Energy Chemistry. 2019(10)
[2]廢FCC催化劑復活再生及結構變化研究[J]. 盧國儉,劉培,朱英杰,鄒翔.  稀有金屬. 2016(12)
[3]我國生物質能源發(fā)展現(xiàn)狀及分析[J]. 紀道玉.  化工設計通訊. 2016(04)
[4]生物質能分布式利用發(fā)展趨勢分析[J]. 吳創(chuàng)之,陰秀麗,劉華財,陳勇.  中國科學院院刊. 2016(02)
[5]生物質轉化合成新能源化學品乙酰丙酸酯[J]. 彭林才,林鹿,李輝.  化學進展. 2012(05)
[6]檸檬酸鎳前驅體熱分解制備鎳酸鎂復氧化物純相[J]. 蔣亞琪,章慧,毛少瑜,周朝暉,萬惠霖.  無機化學學報. 2001(06)



本文編號：3698641