负载型Au催化剂的制备及其在肉桂醛选择性加氢反应中的应用研究

论文摘要

负载型纳米Au催化剂在许多化合物的还原反应中表现出良好的催化活性和选择性,是一类很有发展前景的选择性加氢催化剂。本文采用溶胶-凝胶法制备了不同助剂修饰的TiO2载体,然后采用沉积-沉淀法制备出一系列Au/MxOy-TiO2催化剂,并采用共沉淀法制备了Au/La（OH）3催化剂,利用XRD、TEM、XPS、BET、TPR等方法对催化剂进行了表征,以肉桂醛选择性加氢为模型反应,考察了各催化剂的催化性能,并对肉桂醛选择性加氢的反应工艺条件进行了优化。研究发现,助剂种类对Au/TiO2催化剂的加氢性能具有较大影响,其中添加La2O3助剂的Au/La2O3-TiO2催化剂对肉桂醛分子中的C=O键加氢具有较高的选择性。适量La2O3助剂的掺杂（10 wt%）可以显著提高Au/TiO2催化剂的加氢活性和选择性。La2O3助剂可以抑制TiO2晶粒的长大,增加催化剂的比表面积,并使催化剂表面Au颗粒的大小分布更为均匀。Au/TiO2催化剂表面的Au物种主要以Au0存在,而La2O3掺杂的Au/TiO2催化剂表面除Au0物种外,还存在少量Au3+物种,这更有利于肉桂醛中C=O双键的活化。以La（OH）3为载体负载Au后研究发现,催化剂具有较好的C=O加氢选择性。表征结果表明,载体La（OH）3与Au相互作用形成的独特结构是催化剂高选择性的原因。实验优化出Au/La（OH）3催化剂的最佳的制备条件为:活性组分Au负载量为2 wt%,焙烧温度为100°C,还原温度为150°C。通过实验优化出Au/La（OH）3催化剂上肉桂醛选择性加氢制肉桂醇的最佳反应工艺条件为:反应温度180°C,反应压力2.0 MPa,催化剂的用量为0.25 g,异丙醇为溶剂。在此条件下反应22 h,肉桂醛的转化率为100%,肉桂醇的选择性为75.7%。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 文献综述
• 1.1 肉桂醛催化加氢合成肉桂醇的研究进展
• 1.1.1 肉桂醇的用途
• 1.1.2 肉桂醇的合成方法
• 1.1.3 非贵金属催化剂在肉桂醛选择性加氢中的应用进展
• 1.1.4 贵金属催化剂在肉桂醛选择性加氢中的应用进展
• 1.2 纳米Au 催化剂的研究进展
• 1.2.1 负载型Au 催化剂的制备
• 1.2.2 负载型纳米Au 催化剂性能的影响因素
• 1.2.3 Au 催化剂在液相加氢中的应用
• 1.3 立题依据及主要研究内容
• 1.3.1 论文立题依据和意义
• 1.3.2 论文主要研究内容
• 第二章 实验部分
• 2.1 试剂与主要仪器
• 2.1.1 主要试剂
• 2.1.2 主要仪器及设备
• 2.2 实验方案与步骤
• 2.2.1 实验方案
• 2.2.2 实验步骤
• 2.3 催化剂的制备
• xO_y–Ti0₂ 催化剂的制备'>2.3.1 Au/M_xO_y–Ti0₂催化剂的制备
• 3 催化剂的制备'>2.3.2 Au/La（OH）₃催化剂的制备
• 2.4 催化剂的活性评价
• 2.4.1 实验方法
• 2.4.2 产物分析
• 2.5 催化剂的表征
• 2.5.1 X 射线衍射（XRD）
• 2.5.2 比表面和孔结构的测定（BET）
• 2.5.3 元素分析（STEM-EDX）
• 2.5.4 高分辨透射电镜（HRTEM）
• 2.5.5 X 射线光电子能谱仪（XPS）
• 2-TPR）'>2.5.6 程序升温还原（H₂-TPR）
• 2催化剂加氢性能的影响研究'>第三章 助剂对Au/Ti0₂催化剂加氢性能的影响研究
• 3.1 前言
• 2 催化性能的影响'>3.2 助剂对Au/Ti0₂催化性能的影响
• 3.2.1 助剂种类的影响
• 3.2.2 助剂添加方式的影响
• 3.2.3 助剂添加量的影响
• 20₃对Au/Ti0₂ 催化性能的影响'>3.3 助剂La₂0₃对Au/Ti0₂催化性能的影响
• 20₃添加量对Au/Ti0₂ 性能的影响'>3.3.1 助剂La₂0₃添加量对Au/Ti0₂性能的影响
• 20₃-Ti0₂ 催化剂加氢性能的影响'>3.3.2 焙烧温度对Au/10%La₂0₃-Ti0₂催化剂加氢性能的影响
• 20₃-Ti0₂ 催化剂加氢性能的影响'>3.3.3 还原温度对Au/10%La₂0₃-Ti0₂催化剂加氢性能的影响
• 20₃-Ti0₂ 催化剂加氢性能的影响'>3.3.4 还原时间对Au/10%La₂0₃-Ti0₂催化剂加氢性能的影响
• 3.4 本章小结
• 3催化剂加氢性能的研究'>第四章 纳米Au/La（OH）₃催化剂加氢性能的研究
• 4.1 前言
• 4.2 载体种类对Au 催化剂性能的影响
• 4.2.1 载体种类对Au 催化剂加氢性能的影响
• 4.2.2 不同载体负载的Au 催化剂的表征
• 3 催化剂上肉桂醛选择性加氢反应研究'>4.3 Au/La（OH）₃催化剂上肉桂醛选择性加氢反应研究
• 3 催化剂加氢性能的影响'>4.3.1 Au 负载量对Au/La（OH）₃催化剂加氢性能的影响
• 3 催化剂加氢性能的影响'>4.3.2 焙烧温度对Au/La（OH）₃催化剂加氢性能的影响
• 3 催化剂加氢性能的影响'>4.3.3 还原温度对Au/La（OH）₃催化剂加氢性能的影响
• 4.4 本章小结
• 3催化剂上肉桂醛加氢反应条件的优化'>第五章 Au/La（OH）₃催化剂上肉桂醛加氢反应条件的优化
• 5.1 前言
• 5.2 不同溶剂的影响
• 5.3 反应温度的影响
• 5.4 反应压力的影响
• 5.5 催化剂用量的影响
• 5.6 本章小结
• 第六章 结论与展望
• 6.1 结论
• 6.2 展望
• 参考文献
• 攻读学位期间发表的学术论文目录
• 致谢