负载型Pt催化剂上液相巴豆醛选择性加氢性能的研究

【摘要】：巴豆醇作为一种重要的有机中间体广泛应用于医药、涂料和农药等的合成,巴豆醛选择性加氢是制备巴豆醇的主要方法。采用多相催化剂对巴豆醛选择性加氢,符合绿色化学发展方向,但当前报道的文献以气相加氢为主,而液相法较少。本文采用浸渍法制备了负载型Pt催化剂,用于液相法巴豆醛选择性加氢反应,通过控制还原温度、反应温度、反应压力等,得到具有较高催化活性和巴豆醇选择性的Pt催化剂。另外,考察了溶剂对Pt催化剂和第二金属Fe对Pt催化剂催化巴豆醛选择性加氢的影响。本文研究工作主要包括三部分内容： 1、Pt/TiO2催化剂上巴豆醛液相选择性加氢合成巴豆醇的研究 以Ti02为载体,采用浸渍法制备了一系列Pt/TiO2催化剂,应用于巴豆醛液相选择性加氢合成巴豆醇的反应,考察了负载量、还原温度、反应温度、反应压力对巴豆醛加氢性能的影响,并通过XRD、TEM、TPR等手段对催化剂进行了系统表征。实验结果表明：当Pt负载量为3%时,经500℃还原,在80℃和0.6MPa H2条件下反应,可以获得90%的巴豆醛转化率,巴豆醇收率在70%以上。较高的还原温度有利于巴豆醇选择性,可能原因是高温还原有利于Pt晶粒中Pt(111)晶面的生长,以及产生的Ti3+离子对Pt粒子产生的供电子效应,有利于巴豆醛中C=O键的吸附和加氢。 2、溶剂效应对巴豆醛选择性加氢合成巴豆醇的影响 通过改变溶剂类型探讨溶剂对巴豆醛选择性加氢的影响,发现：(1)质子化溶剂中,乙醇溶剂给出较高的催化活性,但容易过量加氢生成丁醇；叔丁醇和异丙醇溶剂中巴豆醇选择性较高,苯甲醇溶剂中催化剂的活性较低,巴豆醇选择性很低；(2)非质子化极性溶中,四氢呋喃中催化活性较低,但巴豆醇选择性高(70%以上)；提高四氢呋哺溶剂的酸性,能提高巴豆醇选择性(ca.85%)；添加质子化溶剂乙醇,可得到较好的巴豆醇产率(72%)。(3)非极性溶剂中,正己烷溶剂中的催化活性高于环己烷溶剂中。 3、Pt-Fe/TiO2催化剂上巴豆醛液相选择性加氢合成巴豆醇的研究 采用共浸渍法制备了Pt-Fe/TiO2催化剂并应用于液相巴豆醛选择性加氢反应。考察了Fe含量、还原温度、反应温度和还原剂的影响：(1)当Pt与Fe的摩尔比为3：2时,巴豆醇的选择性在70%左右,过量Fe会导致Pt催化剂的活性下降,可能原因为Fe覆盖了Pt的活性位而引起的；(2)在500℃下还原和80℃反应时,Pt-Fe/TiO2催化剂表现出较好的巴豆醇收率(70%)；(3)相对于硼氢化钠等液相还原法,用氢气非原位还原Pt-Fe/TiO2催化剂,可以得到较好的催化活性和巴豆醇选择性。