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绿色化学是当今的前沿研究领域。本论文在苯酚、苯、甘油高效绿色选择性加氢分别制备环己酮、环己烯、1,2-丙二醇三种重要化学品方面开展了一些工作,主要研究内容和结果如下:
1、研究了Pd/路易斯酸催化体系对苯酚加氢制备环己酮的催化性能。结果表明,Pd和路易斯酸对于催化这一反应具有良好的协同作用。催化体系具很高的催化活性,并且在温和的反应条件下,苯酚的转化率和环己酮的选择性可同时接近100%。在CO2中进行苯酚加氢,效率更高、分离更容易。进一步研究表明,路易斯酸不仅促进了苯酚加氢生成环己酮的反应,同时抑制了环己酮加氢生成坏己醇这一副反应。
2、采用沉积沉淀法和浸渍法制备了Ru-Cu/ZnO催化剂,用不同手段对其进行了表征,研究了这些催化剂对催化水溶液中苯选择性加氢生成环己烯的反应,结果表明,向反应体系中加入NaOH可以显著提高沉积沉淀法制备的催化剂对环己烯的选择性。用沉积沉淀法制备的催化剂Ru-Cu/ZnO催化苯加氢,在最佳反应条件下,环己烯的最大产率可达到49.4%。
3、设计、制备了一种新型的纳米催化剂Ru/ZnO-ZrOx(OH)y,并对其进行了表征。以水为溶剂,研究了催化剂中Zn与Zr的比例、反应温度、氢气压力和反应时间等条件对苯加氢的影响。结果表明,在无添加剂的情况下,环己烯的最大产率为56%,达到了文献中报道的有添加剂时的最高值。催化剂载体表面的羟基以及Zn与Zr之间的协同作用是催化剂高活性和高选择性的主要原因。
4、制备了一系列负载型Ru-Cu双金属催化剂,包括Ru-Cu/ZrO2,Ru-Cu/SiO2,Ru-Cu/TiO2,Ru-Cu/Al2O3,Ru-Cu/NaY and Ru-Cu/HY,采用不同方法对其进行了表征。研究了它们对水溶液中甘油氢解制备1,2-丙二醇反应的催化性能,探索了反应温度、压力、不同载体以及Ru和Cu的原子比例等对反应的影响。结果表明,Ru和Cu对于催化甘油氢解具有良好的协同效应,催化剂Ru-Cu/ZrO2具有很高的活性和对1,2-丙二醇的选择性,在反应温度为180℃,氢气压力为8 MPa时,甘油的转化率为100%,1,2-丙二醇的选择性达到78.5%。