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Pt催化剂应用于巴豆醛选择性加氢的研究

郑海影  
【摘要】:α,β-不饱和醇是香料、医药及其他精细化工产品的重要原料。α,β-不饱和醛选择性加氢是合成不饱和醇的主要方法,由于热力学上C=C比C=O更容易加氢生成醛类,因此提高不饱和醇的选择性一直是努力的方向。本文制备了负载型Pt催化剂应用于气相巴豆醛选择性加氢反应。通过H2-TPR(氢气程序升温还原)、XRD(X-射线粉末衍射分析)、FTIR(傅里叶红外谱图)、TEM(透射电子显微镜)、NH3-TPD(NH3程序升温脱附)、Ramani(拉曼光谱)和CO-Chemisorption(CO化学吸附)等表征手段,研究催化剂的性质和探讨反应机理和活性中心。研究结果如下: 1、Pt/ZrO2催化剂催化巴豆醛选择性加氢性能研究 以高比表面积ZrO2为载体,采用浸渍法制备了负载型Pt催化剂,用于气相巴豆醛加氢反应,考察了Pt的负载量和还原温度等对巴豆醛选择性加氢性能的影响。实验结果表明,Pt负载量为3wt.%的3Pt/ZrO2催化剂经500℃还原后,具有较高的巴豆醛选择性加氢性能:巴豆醛转化率为27%,巴豆醇的选择性为55%。表征结果表明Pt/ZrO2催化剂上Lewis强酸中心和适宜的Pt颗粒(约为8 nm)有利于巴豆醛选择性加氢生成巴豆醇。 2、Cr物种对Pt/ZrO2催化剂巴豆醛选择性加氢的影响 掺杂Cr物种Pt/ZrO2催化剂应用于气相巴豆醛选择性加氢,发现催化剂的活性随着Cr含量的增加而下降,但其中目标产物巴豆醇的选择性随着Cr含量增加而升高。Cr修饰的催化剂活性下降的原因是Pt粒子变小和催化剂表面吸附有机物。Cr的添加使得催化剂Lewis酸性增加和Cr-Pt之间的电子相互转移是巴豆醇选择性提高的主要原因。 3、Pt/CeO2和Pt/NaCl/ZrO2催化剂失活的对比研究 比较Pt/CeO2和Pt/NaCl/ZrO2催化剂上气相巴豆醛选择性加氢,发现催化剂同时失活但巴豆醇选择性变化趋势不同。FTIR表征结果,发现反应过程中聚合反应生成的C8聚合物是两种催化剂失活的原因。关于选择性,两种催化剂表现出不同的趋势:对于Pt/NaCl/ZrO2催化剂,巴豆醇的选择性保持不变;而对于Pt/CeO2催化剂,其选择性急剧下降。通过原位Raman表征结果说明,Pt/CeO2选择性下降主要是由于Ce3+离子氧化为稳定Ce4+同时CO与Ce3+反应生成的积碳(原位Raman)。相反,在反应过程中Pt/NaCl/ZrO2催化剂上没有积碳,从而巴豆醇选择性基本保持稳定。


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