面對能源危機和日益嚴峻的環(huán)境問題,可再生生物質資源向生物燃料和生物化學品的轉化引起了廣泛的研究興趣。與熱技術和生物技術（如熱解、氣化和酶/細菌輔助策略）相比,化學催化是一種非常有效的生物質增值方法。而在眾多的催化劑（如金屬-碳復合材料、沸石、硅酸鹽、金屬氧化物）中,金屬-碳復合材料為高比表面積、可調孔徑、可變組分等性質的集成提供了充分的可能,顯示出巨大的發(fā)展?jié)摿�。目�?金屬-碳復合材料大多采用傳統(tǒng)的浸漬和離子交換的方法制備,催化性能并不理想。另一方面,新開發(fā)的模板輔助方法雖然具有較強的形態(tài)調控能力,但需要苛刻的條件,能耗高且污染大,不適合大規(guī)模生產。因此,發(fā)展簡便、環(huán)境友好、成本低廉的生物質轉化用金屬碳基復合材料的制備技術仍然是一個挑戰(zhàn)。近年來,金屬有機骨架（MOFs）作為一種典型的由金屬節(jié)點和有機配體組成的配位聚合物,具有周期性結構和可調組分,在以其作為前體衍生制備高性能金屬碳基材料方面顯示出巨大的潛力。然而,MOFs的直接熱解往往會導致骨架的崩塌和金屬的燒結,從而降低合成的復合材料的催化活性�；谝陨媳尘�,本論文提出了一種新穎的熔鹽輔助熱解MOFs策略,一步制備出負載超細過渡金屬納... 

【文章來源】：華南理工大學廣東省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數】：86 頁

【學位級別】：碩士

【部分圖文】：

生物質轉化為工業(yè)上重要的增值化學品的各種途徑圖[4]

第一章緒論3DFF收率。盡管這類催化劑能獲得良好的DFF收率（從60％到100％），但其催化性能仍然存在以下問題：一方面，催化劑表面金屬活性位點分布不均或團聚，另一方面，催化劑的載體比表面積較小且大多為微孔結構，不利于金屬納米粒子的均勻分散和反應過程中的傳質，因而嚴重抑制了催化效率的提升。所以將金屬納米粒子嵌入多孔和高比表面積主體中，可以提高傳質效率，增加暴露活性位點數，是一種提高催化性能的有效方案。圖1-25-羥甲基糠醛的氧化反應路徑圖Figure1-2Pathwayoftheoxidationreactionof5-hydroxymethylfurfural1.3糠醛的催化加氫反應研究FFA作為重要的生物質衍生平臺分子，已經可以通過糖類（主要是木糖）甚至纖維素的酸性水解進行商業(yè)化制備。目前，FFA可經加氫反應制備多種液態(tài)烴燃料和重要工業(yè)化學品(如糠醇（FOL）、2-甲基呋喃（2-MF）、2-甲基四氫呋喃（MTHF）等)。其中，FOL與2-MF作為重要的反應原料，被廣泛應用在制備固體酯類化合物、呋喃樹脂、纖維以及橡膠等精細化學品與高附加值化學品中[4]。除此之外，2-MF作為FFA重要的衍生物之一，具有許多優(yōu)良的理化性質，包括良好的燃燒性能，適當的氧含量，低沸點和較高的辛烷值，是合成生物燃料的代表性原料，同時，2-MF還是生產抗瘧藥，菊酯類農藥和許多功能化雜環(huán)化合物的通用中間體[14]。目前，在催化FFA加氫生成2-MF方面，已有相關的單金屬和多金屬基多相催化劑的文獻報道，其中銅基催化劑由于其優(yōu)異的羰基加氫以及C-O鍵氫解活性受到廣泛關注。例如，Zheng等[14]制備了一種Cu-Zn-Al催化劑，在250℃，0.1MpaH2壓力下獲得了87%的2-MF收率。Dong等[15]制備出三種負載型Cu基催化劑（Cu/SiO2，Cu/Al2O3和采用沉淀法制備的Cu/ZnO），發(fā)現得益于高度分散的Cu顆粒和強金?

華南理工大學碩士學位論文4化劑中加入另一種金屬Ni，會使Cu納米粒子有效分散并且在氫化反應過程中提升活性H原子的擴散效率，從而顯著提升催化氫化活性（2-MF產率81.6%）。盡管目前這類反應已有相關研究，但在實際應用中，以FFA為底物制備2-MF仍然需要苛刻的反應條件（高達9MPa和200℃），并且存在反應活性不理想（TOF<20h-1），副產物（例如FOL和MTHF）較多等一系列問題[17,18]。因此，現階段仍然迫切需要開發(fā)高效催化劑，在溫和條件下催化FFA轉化制備2-MF。圖1-3糠醛的氫化反應路徑Figure1-3Furfuralhydrogenationreactionpath1.4提升催化劑反應活性的常用策略1.4.1載體改性研究表明，通過增加催化劑比表面積可以提升反應底物與催化劑活性位點的接觸效率。而與實心固體結構相比，中空結構具有更大的比表面積、可調節(jié)的孔徑以及較大的孔容積，有助于暴露更多的表面活性位點，在催化領域中顯示出極高的潛力。近年來，通過硬/軟模板法廣泛設計和制造空心結構是研究的熱點，其中SiO2作為一種低成本、易制備和表面修飾的通用模板，獲得廣泛應用。例如，Mezzavilla等[19]使用二氧化硅球作為硬模板來調控碳材料的空心結構和孔徑，并將Pt納米粒子負載在制備出的中空介孔碳球（HMCS）上，獲得的Pt/HMCS材料在電催化領域表現出高的抗團聚和分離穩(wěn)定性。Zeng等[20]開發(fā)了一種表面催化的雙模板策略，以SiO2和催化目標材料生成過程中產生的CO2作為軟硬模板，制備出一種由納米級硅酸錳氣泡組裝而成的雙空心材料，該材料得益于分層的中空結構，在有機染料降解反應中展現出良好的催化性能。除此之外，Fang[7]等通過無模板方法（奧斯特瓦爾德熟化工藝）合成出中空FeCo/C納米球，歸因于較高的活性比表面積，其展現出了優(yōu)異的生物質催化反應活性。另一方面

【參考文獻】：
期刊論文
[1]熔鹽法可控合成球形CeO2的研究[J]. 王玉香,文小強,周健,郭春平,袁德林,羅林山.  中國稀土學報. 2017(05)
[2]貴金屬原子與點缺陷石墨烯的鍵增強作用(英文)[J]. 解鵬洋,莊桂林,呂永安,王建國,李小年.  物理化學學報. 2012(02)
[3]高溫熔鹽的熱物性測試及熱穩(wěn)定性分析[J]. 胡寶華,丁靜,魏小蘭,彭強,廖敏.  無機鹽工業(yè). 2010(01)
[4]熔鹽法在無機材料粉體制備中的應用[J]. 李雪冬,朱伯銓,汪厚植.  材料導報. 2006(03)

博士論文
[1]半導體中缺陷及電子特性的第一性原理研究[D]. 朱慧平.南京大學 2015

碩士論文
[1]摻雜對聚合物導電性的影響的理論研究[D]. 陳春香.西南大學 2013



本文編號：3312996