Co基催化剂上糠醛选择加氢制取2-甲基呋喃的研究.pdf

安徽师范大学硕士学位论文 Co 基催化剂上糠醛选择加氢制取2- 甲基呋喃的研究 摘要 2- 甲基呋喃是重要的化工原料，应用前景十分广阔。糠醛是催化合成 2- 甲基呋 喃的关键原料，使得研究糠醛催化转化为 2- 甲基呋喃一直备受关注。在糠醛催化还 原为 2- 甲基呋喃反应中催化剂是关键，主要有单金属和复合金属催化剂等。由于复 合金属催化剂制备复杂，过程繁琐，如何有效的利用单一金属催化剂，同时又能保 证催化剂性能的研究一直在探索中。本论文主要研究一系列Co/Al O 催化剂的合成， 2 3 通过探讨催化剂制备的关键参数的改进与优化，获得高效的糠醛选择加氢催化剂， 并利用XRD 、H -TPD、H -TPR、TEM、XPS 和BET 对催化剂的微观结构和作用进 2 2 行了较为详细的探讨。主要研究内容如下： （1）研究了一步液相还原法制备Co/Al O 催化剂，探讨了Co 含量、载体类型、 2 3 钴盐等关键因素对催化剂的结构和催化性能影响，结果表明，Co 含量对催化剂结构 和性能影响较大，以氯化钴为钴盐制备的催化剂性能要优于硝酸钴，最佳的 Co-Al 摩尔比为1:15；在氢气压力为1 MPa 时，反应温度为220 ℃，反应4 h ，糠醛转化率 最高达到 100%，目标产物 2- 甲基呋喃的选择性最高达到 90.39% ，其收率最高为 90.39% 。由谱学结果表明，Co-Al(1/ 15)催化剂上具有较多的活性位，相应的H2 脱附 量比较适中，同时，催化剂中可能存有其他氧化态物种，比如CoO ，表明Co 物种与 载体氧化铝之间存有一定的相互作用，进而有利于糠醛的转化。 （2 ）研究了不同氧化铝载体（酸性氧化铝、中性氧化铝、碱性氧化铝和中空氧 化铝）对催化剂结构和性能的影响，结果表明，酸性氧化铝比碱性氧化铝、中性氧 化铝或中空氧化铝更适宜作为催化剂载体，这是由于酸性氧化铝表面具有一定的酸 性位，有利于Co 活性组分在其表面吸附分散；同时，催化剂结构受酸性氧化的焙烧 温度影响较为明显，最佳的焙烧温度是 500 ℃，过高温度会引起氧化铝载体表面特 性及孔特性的改变，进而削弱了活性组分与氧化铝之间的相互作用。 （3 ）研究了反应温度、氢气压力、反应时间和催化剂添加量等关键反应参数对 Co/Al O 催化剂的性能影响，结果表明，反应参数对催化剂上的糠醛转化影响较为 2 3 明显；当反应温度低于100 ℃时，糠醛几乎不发生转化；而当反应温度继续升高时， 糠醛转化率急剧增大，且选择加氢产物 2- 甲基呋喃的选择性和收率也相应提高，并 在反应温度达到220 ℃时，2- 甲基呋喃的收率达到最大，为90.39%；过高反应温度 会导致产物的深度裂解进而引起催化性能的下降；提升反应氢气压力有利于糠醛选 择加氢的发生。此外，催化剂添加量对催化剂的催化性能也有着一定影响，过低或 过高的添加量均不利于糠醛的加氢转化，最佳的催化剂添加量为40% 。 关键词：Co/Al O ；液相还原；2- 甲基呋喃；糠醛；选择加氢 2 3 I 安徽师范大学硕士学位论文 目录 第一章 绪论 1 1.1 研究意义 1 1.2 糠醛加氢反应 2 1.3 糠醛加氢制备2-甲基呋喃的研究现状 2 1.3.1 2-甲基呋喃的性质与应用 2 1.3.2 2-甲基呋喃的合成 3 1.4 研究内容 10 第二章 实验部分 11 2.1 实验药品 11 2.2 实验仪器 11 2.3 催化剂的制备与处理 12 2.4 实验过程 12 2.5 产