【摘要】：甘油作為可再生生物質(zhì)資源生產(chǎn)燃料以及化學(xué)品是一種有巨大潛力的方式來緩解化石燃料的短缺問題以及減少二氧化碳的排放。許多催化技術(shù)已經(jīng)應(yīng)用于甘油催化轉(zhuǎn)化為有用的化學(xué)物質(zhì)如丙烯酸、甲醇、環(huán)氧氯丙烷、1,2-丙二醇等。其中丙烯酸是一種重要且用途廣泛的化學(xué)品,如作為預(yù)處理劑生產(chǎn)塑料,紡織拋光劑和洗滌劑等。蒙脫石是一種具有中強酸性位的層狀粘土二維材料,可以作為固體酸催化劑。而且本課題組之前已經(jīng)報道了蒙脫石作為固體酸催化劑催化甘油脫水反應(yīng)。因此,本文通過在磷酸改性的蒙脫石上負載含釩氧化合物作為雙功能催化劑,催化甘油在單床層系統(tǒng)中一步脫水氧化制備丙烯酸。其中,酸化的蒙脫石提供酸性位催化甘油脫水,含釩氧化合物提供氧化還原位氧化丙烯醛至丙烯酸。通過SEM、XRD、FT-IR、NH3-TPD以及XPS等表征手段探究了氧化釩、W-V-O以及Mo-V-O三種含釩的氧化物作為氧化催化劑負載在蒙脫石上的價態(tài)、結(jié)構(gòu)特征、表面酸量、酸強度以及催化甘油脫水氧化的性能。以20wt.%的甘油為原料在反應(yīng)溫度320℃,載氣流速為20 ml/min的條件下,發(fā)現(xiàn)以氧化釩作為氧化催化劑,在500℃焙燒溫度下制備的5wt.%-MMT-500催化性能最佳,甘油完全轉(zhuǎn)化,丙烯酸的選擇性卻只有5.63%。W-V-O氧化物作為氧化催化劑時,在350℃焙燒溫度下制備的W/V比為1:1的W/V-1-MMT-350催化性能最佳,但是甘油的轉(zhuǎn)化率和丙烯酸的選擇性卻分別只有15.82%和2.77%。而相比較,Mo-V-O氧化物最適合作為氧化催化劑,0.98-MMT-500催化活性最佳,甘油的轉(zhuǎn)化率達到64.01%,丙烯酸的選擇性達到8.47%。并且我們探究了O_2/(O_2+N_2)比為0.2時的載氣更適合甘油脫水氧化過程中的氧化反應(yīng)的進行,符合Mars-van Krevelen機理。
【學(xué)位授予單位】：浙江工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：O621.251
【圖文】：

江工業(yè)大學(xué)碩士學(xué)位論文 以及操作并且可以提高整體運用效率，降低設(shè)備投入。還有另一種觀催化劑系統(tǒng)催化反應(yīng)過程中，脫水反應(yīng)吸熱過程和氧化反應(yīng)放熱過程量的平衡[15]。.2.1 雙床層催化劑系統(tǒng)雙床層催化系統(tǒng)催化甘油轉(zhuǎn)化制備丙烯酸，在一個或者兩個反應(yīng)器劑和氧化催化劑分別應(yīng)用于甘油脫水反應(yīng)和中間產(chǎn)物氧化反應(yīng)（Fig為止，對于雙床層催化系統(tǒng)催化甘油脫水以及后續(xù)氧化制備丙烯酸，物的不同，總體分為兩類：1. 以丙烯醛為中間產(chǎn)物；2.以烯丙醇為

浙江工業(yè)大學(xué)碩士學(xué)位論文 緒論而在 Lewis 酸性位上，甘油的脫水反應(yīng)卻是以完全不同的方式進行，甘油的端羥基消去得到 2，3-二羥基丙烯和偽 Br nsted 酸性位。而偽 Br nsted 酸性位可以通過脫水反應(yīng)失去質(zhì)子再生成 Lewis 酸性位。這樣的路線是用來解釋的選擇性乙醛和乙酸在路易斯酸催化劑出現(xiàn)高于 Br nsted 酸催化劑。

圖 1.5 選擇性氧化丙烯醛制備丙烯酸的 Mars van Krevelen 機理。Fig. 1.5 The Mars van Krevelen mechanism for selective oxidation of the acrolein to acrylic aci1.2.1.2 烯丙醇為中間產(chǎn)物

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