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随着石油、煤和天然气等不可再生资源的日益枯竭，利用化学手段把生物质原料转化为高附加值的产品逐渐受到人们的关注。糠醛是一种重要的生物质平台化合物，它来源于农业废弃物。由于糠醛的呋喃环上含有不饱和的碳碳双键以及侧链含有醛基，因而其性质十分活泼，经催化转化可制得大量的衍生物，在精细化工领域应用十分广泛。其中，糠醛经脱羰、加氢可以制得呋喃、四氢呋喃以及四氢糠醇，这三种化合物都具有很高的附加值且应用十分广泛，需求量也在逐年增加。本研究以生物质衍生物糠醛作为原料，研究其在不同催化剂上脱羰、加氢制备呋喃、四氢呋喃和四氢糠醇的过程，并通过H2-TPR、H2-TPD、CO2-TPD、CO-TPD、CO-FTIR、Furfural-TPSR、Furfural-FTIR等手段对催化剂经行了表征，深入研究了催化剂的结构，电子性质以及金属与载体之间的相互作用等对催化性能的影响。主要结论如下：
⑴在糠醛脱羰制呋喃的研究中，首先筛选了不同金属(Pd，Pt，Rh，Ru，Ni)负载在Al2O3上的催化剂，评价结果表明Pd、Rh催化剂具有最高的活性，但是Pd催化剂的缺点是加氢能力较强，副产物选择性较高。Pt和Rh催化剂的呋喃选择性最高，而Ru和Ni催化剂的糠醛转化率和呋喃选择性都很低，且稳定性较差。从H2-TPD和CO-FTIR结果中可以看出，加氢能力较强的催化剂(Ni，Ru，Pd)对H2的吸附量较大，而脱羰能力较强的催化剂(Rh，Pt)对CO的吸附较强。在Pd/Al2O3催化剂中加入碱金属K和碱土金属Mg后，都可以提高呋喃的选择性。其它碱金属(Na, Rb，Cs)的加入也都可以提高催化剂糠醛脱羰的能力，减少加氢副产物的选择性。尤其Na和K的加入，使得加氢副产物2-甲基呋喃的选择性由11％降到1%以下。由CO2-TPD可知，提高催化剂的表面碱性有助于降低Pd的加氢能力，从而促进糠醛脱羰。
⑵系统的研究了不同K盐前驱体(KNO3，KCl，K2CO3，KOH，KAc)和不同K含量(0.75-10%)的加入对Pd催化剂糠醛脱羰的影响。实验结果显示，不同K盐前驱体掺杂的Pd/Al2O3催化剂都降低了糠醛的转化率，但同时提高了呋喃的选择性，降低了加氢副产物的选择性。其中以K2CO3为K盐前驱体制得的催化剂性能最佳，不但具有最高的呋喃收率，而且还有较低的2-甲基呋喃选择性。采用沉淀浸渍法制得的催化剂比分步浸渍法制得的催化剂具有更高的呋喃选择性，较低的加氢产物选择性。此外，活性评价结果显示当K含量为8wt%时，Pd催化剂具有最佳的反应活性，在常压、260℃时，糠醛的转化率为100%，呋喃的总收率为99.5%。当K含量高于4%时，2-甲基呋喃的选择性为0。H2-TPR说明K与Pd2+存在强的相互作用，从而提高了Pd的还原温度。CO-FTIR说明了K与还原后的Pd仍然存在强的相互作用，而且K的掺杂引起了CO吸附峰的红移，这说明具有碱性的K可以向Pd传递电子，从而提高了Pd的电子密度，进而促进糠醛脱羰。Furfural-TPSR和Furfural-FTIR说明了K的掺杂改变了糠醛在Pd上的吸附方式。由于K的加入减少了η2(C，O)吸附方式，所以使得糠醛加氢反应减少，加氢副产物选择性降低。
⑶负载在中性载体活性炭和碱性载体CeO2、SiO2上的催化剂较酸性载体Al2O3和ZSM-5有较高的呋喃选择性，这是因为表面碱性位可以促进糠醛脱羰。糠醛一步法制四氢呋喃是可行的，在Pd/C催化剂上，升高温度和降低液体空速都可以提高糠醛的转化率和四氢呋喃的选择性。Pt的加入可以提高Pd/C催化剂的糠醛转化率，在所研究的反应温度区间里，糠醛的转化率一直保持为100%，且当液体空速为0.15h-1时，四氢呋喃的选择性可达97.2%。虽然Ni的加入也显著提高了糠醛的转化率，但没有提高四氢呋喃的选择性，而且在较低的反应温度下，有较多的高沸点产物生成，主要为四氢糠醇。虽然Rh和Re的加入，提高了糠醛转化率，但它们都在一定程度上抑制了Pd的C=C双键加氢能力。Ru的加入，极大降低了糠醛的转化率。
⑷对于Pd/C催化剂来说，在常压条件下，当反应温度为100℃时，糠醛只发生羰基加氢反应，且转化率很低，主要产物为糠醇。加入少量的Ni后可以提高催化剂的活性和四氢糠醇的选择性，当反应温度提高到120℃，氢料比由20提高到70后，糠醛的转化率达到70%以上，四氢糠醇的选择性也由14%提高到了57%。随着温度的升高，Ni-Cu/C催化剂上糠醛的转化率逐渐升高，四氢糠醇的选择性也逐渐提高，最高选择性为21%。共沉淀的Ni-Cu催化剂失活较快，且主要产物都是糠醇，几乎没有四氢糠醇的生成，这是因为共沉淀制备的催化剂，Ni-Cu之间的相互作用很强，使得Ni对C=C双键的加氢能力减弱，这可以通过XRD和H2-TPR表征结果证明。在Ni-Cu/C催化剂上，当压力为0.2MPa时，糠醛的转化率即由常压的75%提高到了99%，而且四氢糠醇的选择性也可以达到56%。不同载体对Ni-Cu催化剂的影响很大，按四氢糠醇收率大小的顺序可得：Ni-Cu/C＞ Ni-Cu/Al2O3＞Ni-Cu/Al-Si＞Ni-Cu/SiO2＞Ni-Cu/ZrO2。通过XRD、H2-TPR、H2-TPD表征结果和活性评价结果可知，催化剂中Ni-Cu之间相互作用的大小对糠醛加氢的影响很大，如果Cu和Ni之间的作用太强，则会降低吸附氢气的能力，降低催化剂的加氢选择性。