發(fā)布時(shí)間：2020-03-25 03:04

【摘要】：生物質(zhì)能源作為最豐富的可再生資源之一,以其制備清潔、可再生的燃料和化學(xué)品成為目前的研究熱點(diǎn)。電化學(xué)方法符合綠色化學(xué)原則,用這種方法轉(zhuǎn)化生物質(zhì)清潔、高效。因此,本研究采用不同的電極和電解體系對戊酸電催化合成燃料和化學(xué)品進(jìn)行了研究,并探究了電催化反應(yīng)的機(jī)理。首先,采用BDD電極在甲醇中,電催化戊酸脫氧生成甲基醚/甲基縮醛,總選擇性可到達(dá)90%以上。優(yōu)化了電解工藝條件,即進(jìn)料濃度VA=1.0 M、KOH作為支持電解質(zhì)、VA:KOH=5:5(mol/mol)、電位3.5 V vs.Ag/AgCl,總選擇性可達(dá)98.7%,法拉第效率可達(dá)58%。采用NaClO_4作為支持電解質(zhì)或加入過量的堿,可調(diào)控產(chǎn)物分布變?yōu)轷�。同時(shí),結(jié)合GC-MS分析建立了BDD電極電催化戊酸的反應(yīng)機(jī)理。其次,采用電沉積方法合成了不同形貌納米Pt電催化劑,在水相體系中電催化戊酸生成辛烷。在優(yōu)化條件下,電解水被抑制,使用純Pt電極時(shí)辛烷選擇性可達(dá)57.18%,法拉第效率達(dá)54.74%。同時(shí),確定納米Pt電催化戊酸的活性與其晶面的依賴性為:短程(100)Pt(110)長程(100)。最后,在納米Pt粒子的基礎(chǔ)上采用電沉積法制備Pt-Ir粒子,在水相體系下探究了添加Ir對戊酸電催化合成辛烷的作用。通過調(diào)節(jié)沉積上限獲得了金屬態(tài)和氧化態(tài)兩種不同狀態(tài)的Ir。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明金屬態(tài)Ir有較好的催化活性,Ir的引入有利于提高納米Pt的電化學(xué)活性,但負(fù)載過量的Ir會(huì)降低電催化劑活性。
【圖文】：

圖 1-1 乙酰丙酸衍生燃料和化學(xué)品總結(jié)[33]Figure 1-1 Summary of the laevulic acid-derived fuels and chemicals同時(shí)，電化學(xué)方法被用來轉(zhuǎn)化生物質(zhì)制備多種不同的燃料和化學(xué)品[29-45]。目前，通過電化學(xué)轉(zhuǎn)化生物質(zhì)的方法主要由電化學(xué)氧化法，電化學(xué)還原法或這兩者結(jié)合轉(zhuǎn)化，開發(fā)利用的生物質(zhì)主要涉及到乙酰丙酸（laevulic acid，LA）類和糠醛類兩種。其中，乙酰丙酸作用十二種平臺(tái)化合物之一更是收到廣泛關(guān)注，其下游產(chǎn)品如戊酸（valeric acid，VA），γ-戊內(nèi)酯（γ-gVL），戊酸酯類都是有高附加值的燃料或化學(xué)品。dos Santos 等人[32,33]在水相中采用 Pb 電極，通過兩步法將生物質(zhì)基 LA 轉(zhuǎn)化為辛烷（Octane，C8），在該工藝中，LA 首先經(jīng)電化學(xué)還原脫掉羰基生成 VA，然后經(jīng)過 Koble 反應(yīng)可生成辛烷，以乙酰丙酸為原料電化學(xué)合成的路線，如圖 1-1 所示。Xin 等人[34,35]通過調(diào)控電解液的 pH，電化學(xué)還原LA 生成 VA 或γ-gVL，其選擇性高達(dá) 90％以上。最近，，Urban 和 dos Santos 的團(tuán)隊(duì)結(jié)合微生物反應(yīng)器和滲透萃取裝置，由乙酰丙酸出發(fā)合成了多種燃料或化學(xué)品[36]。Wu 等人[37]利用乙酰丙酸的下游產(chǎn)物 2，7-辛二酮（一種新的 C8 平臺(tái)化合物），

天津大學(xué)碩士學(xué)位論文此外，許多學(xué)者[39-45]以糠醛類（或呋喃類）化合物為模型化合物，如糠醛（FUR），四氫呋喃（THF），5-羥甲基糠醛（HMF）等，開發(fā)了糠醛類的多種化學(xué)品，如圖 1-2 所示。 Schro der小組[40]報(bào)道了利用糠醛類的平臺(tái)分子 FUR 和HMF 電化學(xué)合成出 2-甲基T側(cè)

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