钴基催化剂上甘油氢解制1,2-丙二醇反应的研究

• 作 者: 郭小惠
• 机 构: 中国科学院大学
• 出 处: 中国科学院研究生院 中国科学院大学
• 发表日期: 2012年期
• 关键词: 甘油氢解 1 2-丙二醇 钴基催化剂 钴水滑石 微波合成

生物柴油产业的迅猛发展导致副产物甘油大量增加，因此甘油的催化转化生产高附加值化工产品，不仅有利于提高生物柴油的市场竞争力，具有重要的应用背景。而且甘油的催化转化涉及到C-H、C-C和C-O键的选择活化，具有重要的学术价值。本论文以甘油氢解制1,2-丙二醇为目标反应，制备了以钴为活性金属的催化剂并对其在氢解反应过程中的结构变化进行了研究。　　
采用沉积沉淀法制备了Co/MgO催化剂，考察了焙烧温度对催化剂结构和甘油氢解反应性能的影响。873K焙烧的催化剂上Co与MgO之间的强相互作用抑制了金属钴纳米粒子在氢解过程中的烧结，反应后金属钴的粒子尺寸为17.3nm，表现出较高的催化活性（甘油转化率44.8％，1,2-丙二醇选择性42.2％）。　　
为进一步提高催化剂的稳定性，采用共沉淀法制备了具有层状结构的钴锌铝水滑石前驱体，后经焙烧还原处理得到了锌铝复合氧化物为载体的钴基催化剂。在甘油氢解反应中，甘油的转化率为67.7％，丙二醇的选择性为50.5％，反应后金属钴的粒径为19.2nm。该催化剂在两个循环后，甘油的转化率为65.8％，1,2-丙二醇的选择性为51.3％，金属钴的粒子尺寸为20.7nm。表明以层状结构的水滑石为前驱体制备的催化剂可以大幅度提高其在氢解反应中的稳定性。　　
利用微波辅助的多元醇法合成Co0.8Ni0.2纳米材料。通过控制合成温度和升温速率调变了CoNi合金材料的形貌，分别得到了海胆状结构的和纳米线结构的CoNi材料。甘油氢解反应结果表明，甘油的转化率从海胆状结构的17.6％增加到纳米线结构的96.3％，1,2-丙二醇的选择性则有所降低。