负载型催化剂上α-呋喃甲酸加氢反应研究

论文摘要

本文采用负载型催化剂,在连续操作的固定床微反应器上,系统地研究了α-呋喃甲酸加氢制备α-四氢呋喃甲酸的反应。 考察了贵金属种类、担载量、载体种类、焙烧温度、加氢反应条件等因素对负载型催化剂上α-呋喃甲酸加氢反应性能的影响。Rh和Pd具有良好的活性和选择性,1wt%的金属钯担载量最佳;高温焙烧的氧化铝为载体的催化剂性能明显优于活性炭和硅胶载体,对筛选出的1wt%Pd/Al2O3催化剂的加氢反应条件进行了优化,在T=120℃,P=1.0MPa,Liquid feed rate=5ml/h,H2/furoic acid=50（mol/mol）时,转化率和选择性分别达到97.87%和100%。该催化剂性能稳定,实验结果优于文献报导。 研究了锰、铁、钴、镍、铜、锌等非贵金属助剂的加入对催化剂性能的影响,考察了不同助剂下的最佳钯含量及反应条件。实验表明,铁、钴、镍的加入明显提高了相同钯含量Pd/Al2O3催化剂催化加氢反应的活性和选择性,说明它们与钯产生了强烈的协同催化作用。钴的效果最佳,但催化剂稳定性差。铁助剂优化的结果为催化剂0.2wt%Pd-3wt%Fe/Al2O3,T=140℃,P=2.0MPa,Liquid feed rate=5ml/h,H2/furoic acid=50（mol/mol）时,转化率和选择性分别达到97.35%和97.14%。镍助剂优化的结果为催化剂0.5wt%Pd-0.5wt%Ni/Al2O3,T=200℃,P=2.5Mpa,H2/furoic acid=50（mol/mol）,Liquid feed rate=5ml/h时,转化率和选择性分别达到94.00%和100%。助剂的加入降低了催化剂的成本,提高了催化剂的活性。 以水为溶剂,考察了0.5wt%Pd-0.5wt%Ni/Al2O3催化剂上α-呋喃甲酸的催化加氢反应。在T=200℃,P=2.5Mpa,H2/furoic acid=50（mol/mol）,Liquid feed rate=8ml/h时,转化率和选择性分别达到96.82%和100%,催化剂稳定。 H2-TPR和H2-TPD表征及评价结果表明,Ni的加入抑制了Pd对H2的强吸附,增强了对α-呋喃甲酸的吸附,提高了催化剂的催化加氢反应活性。 本工作为制备α-四氢呋喃甲酸,开发出了活性高、选择性强、性能稳定的催化剂;提出了一个可连续操作、反应条件温和、环境友好的α-呋喃甲酸催化加氢新工艺,具有很好的应用前景。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 前言
• 1 文献综述
• 1.1 引言
• 1.2 α-四氢呋喃甲酸的应用
• 1.2.1 制备唑嗪类治疗高血压药
• 1.2.2 制备治疗前列腺癌药物
• 1.2.3 制备头孢类抗生素中间体
• 1.3 芳香类化合物催化加氢研究进展
• 1.3.1 苯甲酸加氢
• 1.3.2 α-呋喃甲酸加氢
• 1.3.3 α-呋喃甲醇加氢
• 1.4 钯催化剂催化加氢研究与应用
• 1.4.1 金属钯单质的性质
• 1.4.2 钯催化剂的应用
• 1.5 催化剂的制备方法
• 1.5.1 化学浸渍法
• 1.5.2 金属蒸气法
• 1.5.3 生物化学法
• 1.5.4 溶胶凝胶法
• 1.5.5 离子交换法
• 1.6 选题背景及研究内容
• 2 试验总述
• 2.1 实验主要原料及试剂
• 2.2 催化剂的制备
• 2.2.1 载体的预处理
• 2.2.2 组分浸渍
• 2.2.3 催化剂的焙烧
• 2.2.4 催化剂的还原
• 2.2.5 催化剂的金属组元含量计算方法
• 2.3 α-呋喃甲酸加氢反应流程及分析方法的建立
• 2.4 催化剂表征
• 2.4.1 比表面积测定
• 2.4.2 程序升温还原（TPR）
• 2的程序升温脱附（H₂-TPD）'>2.4.3 H₂的程序升温脱附（H₂-TPD）
• 3 α-呋喃甲酸催化加氢反应机理的简要探讨
• 4 α-呋喃甲酸催化加氢反应研究
• 2O₃催化剂上α-呋喃甲酸催化加氢反应'>4.1 Pd-Ru／Al₂O₃催化剂上α-呋喃甲酸催化加氢反应
• 4.1.1 反应温度的影响
• 4.1.2 反应压力的影响
• 4.1.3 液体流速的影响
• 4.1.4 氢酸比的影响
• 4.2 不同贵金属催化剂的催化性能
• 4.3 最佳钯含量的确定
• 4.4 不同载体对钯催化剂催化性能的影响
• 4.4.1 1wt％Pd／C催化剂的催化性能
• 2催化剂的催化性能'>4.4.2 1wt％Pd／SiO₂催化剂的催化性能
• 2O₃的焙烧温度对Pd／Al₂O₃催化剂性能的影响'>4.5 Al₂O₃的焙烧温度对Pd／Al₂O₃催化剂性能的影响
• 2O₃催化剂上α-呋喃甲酸催化加氢反应性能的评价结果'>4.6 1％Pd／Al₂O₃催化剂上α-呋喃甲酸催化加氢反应性能的评价结果
• 4.6.1 压力的影响
• 4.6.2 温度的影响
• 4.6.3 氢酸比对反应的影响
• 4.6.4 液体流速的影响
• 4.7 小结
• 2O₃催化剂催化α-呋喃甲酸加氢反应性能的影响'>5 助剂对Pd／Al₂O₃催化剂催化α-呋喃甲酸加氢反应性能的影响
• 2O₃催化剂性能的影响'>5.1 非贵金属助剂对Pd／Al₂O₃催化剂性能的影响
• 5.2 铁助剂对α-呋喃甲酸催化加氢反应的影响
• 5.2.1 铁含量的影响
• 5.2.2 钯含量的影响
• 5.2.3 反应温度的影响
• 5.2.4 反应压力的影响
• 5.2.5 氢酸比对反应的影响
• 5.2.6 液体流速的影响
• 5.2.7 催化剂的稳定性实验
• 5.3 钴助剂对α-呋喃甲酸催化加氢反应的影响
• 5.4 镍助剂对α-呋喃甲酸催化加氢反应的影响
• 5.4.1 镍含量的的影响
• 5.4.2 钯含量的的影响
• 5.4.3 反应温度的影响
• 5.4.4 反应压力的影响
• 5.4.5 氢酸比的影响
• 5.4.6 液体流速的影响
• 2O₃催化剂上α-呋喃甲酸的加氢反应'>5.5 水溶剂中Pd-Ni／Al₂O₃催化剂上α-呋喃甲酸的加氢反应
• 5.5.1 反应压力的影响
• 5.5.2 反应温度的影响
• 5.5.3 氢酸比的影响
• 5.5.4 液体流速的影响
• 2O₃催化剂的稳定性'>5.5.5 Pd-Ni／Al₂O₃催化剂的稳定性
• 2O₃与Pd／Al₂O₃催化剂的性能比较'>5.5.6 Pd-Ni／Al₂O₃与Pd／Al₂O₃催化剂的性能比较
• 5.5.7 催化剂的TPR结果
• 2-TPD结果'>5.5.8 催化剂的H₂-TPD结果
• 5.6 小结
• 结论
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间发表学术论文情况
• 致谢
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