本文關(guān)鍵詞：氧化鋯負(fù)載Cu、PtAu催化甘油制備乳酸

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【摘要】：乳酸在食品、醫(yī)藥等行業(yè)應(yīng)用廣泛,是制備聚乳酸的原料。目前商業(yè)化生產(chǎn)的乳酸以發(fā)酵工藝為主,其主要原料為碳水化合物。然而,這一過程效率低、周期長。因此,利用生產(chǎn)生物柴油的副產(chǎn)物甘油制備乳酸有較強(qiáng)的現(xiàn)實(shí)意義。本論文選用氧化鋯作為載體,氧化銅為活性組分,分別使用沉積沉淀法、共沉淀法、浸漬法制備出CuO/ZrO_2催化劑。選用雙金屬PtAu為活性組分,用溶膠沉積法、浸漬法制備出PtAu/ZrO_2雙金屬催化劑。制備出的催化劑用于甘油制備乳酸的反應(yīng)中。通過BET、XRD、H_2-TPR、XPS、TEM、AAS等表征手段對(duì)所制備催化劑進(jìn)行分析。本文制備出的CuO/ZrO_2催化劑在甘油水溶液中進(jìn)行活性測試,考察不同負(fù)載量、不同時(shí)間、不同溫度、不同濃度和壓力對(duì)乳酸產(chǎn)率的影響。結(jié)果表明當(dāng)負(fù)載量為30 wt%,催化劑30%CuO/ZrO_2活性最佳。在條件為10 mL濃度為1.4 M甘油堿溶液(GLY/NaOH=1mol/mol),氮?dú)獬跏級(jí)毫?.4 MPa,溫度180℃,時(shí)間8 h,0.2 g催化劑作用下,乳酸產(chǎn)率為94.6%。還利用BET、XRD、XPS等手段對(duì)循環(huán)后的催化劑進(jìn)行分析,說明催化劑失活主要是因?yàn)樵谘h(huán)使用過程中Cu活性中心發(fā)生遷移和聚集所致。通過變換反應(yīng)氣氛、改變底物的方式推測出在CuO/ZrO_2催化劑體系下的反應(yīng)機(jī)理,甘油催化生成甘油醛后脫水生成丙酮醛,丙酮醛通過Cannizzaro反應(yīng)生成乳酸。本文制備出PtAu/ZrO_2催化劑負(fù)載金屬尺寸2-3 nm�？疾煜嗤�(fù)載量不同PtAu比例、不同反應(yīng)溫度對(duì)乳酸產(chǎn)率的影響。其中,使用0.132 g, (1:1)PtAu/ZrO_2催化劑,在反應(yīng)溫度、氮?dú)獬跏級(jí)毫�、時(shí)間分別為160℃、1.4MPa、6h,甘油濃度1.1 M, 10L甘油堿溶液中活性最佳。此時(shí)甘油轉(zhuǎn)化率89.9%,乳酸選擇性93.7%。還利用TEM、XPS、AAS等手段對(duì)循環(huán)后的催化劑進(jìn)行分析,證明催化劑失活原因一方面是催化劑表面金屬顆粒長大,另一方面是貴金屬的流失。
【關(guān)鍵詞】：甘油 乳酸 氧化鋯 氧化銅 PtAu雙金屬催化劑
【學(xué)位授予單位】：陜西師范大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：O643.36
【目錄】：

• 摘要3-4
• Abstract4-10
• 第1章 緒論10-24
• 1.1 甘油催化的研究背景及意義10-13
• 1.1.1 生物柴油的應(yīng)用及其發(fā)展現(xiàn)狀10-12
• 1.1.2 生物柴油副產(chǎn)物甘油12-13
• 1.2 乳酸的生產(chǎn)13-16
• 1.2.1 乳酸的應(yīng)用13-14
• 1.2.2 乳酸制備方法進(jìn)展14-16
• 1.3 甘油制備乳酸的研究16-19
• 1.3.1 均相催化法16-17
• 1.3.2 非均相催化法17-19
• 1.4 氧化鋯材料的合成和應(yīng)用19-21
• 1.4.1 氧化鋯材料的合成方法19-20
• 1.4.2 氧化鋯材料的應(yīng)用20-21
• 1.5 論文的立題依據(jù)和研究內(nèi)容21-24
• 1.5.1 立題依據(jù)21-22
• 1.5.2 本論文主要研究內(nèi)容22-24
• 第2章 實(shí)驗(yàn)部分24-32
• 2.1 實(shí)驗(yàn)所用的主要試劑和儀器24-26
• 2.1.1 實(shí)驗(yàn)中所用到的主要試劑24
• 2.1.2 實(shí)驗(yàn)中所用到的主要儀器24-26
• 2.2 儀器分析及方法26-28
• 2.2.1 X射線衍射分析(XRD)26
• 2.2.2 催化劑以及載體比表面和孔徑分析(BET)26
• 2.2.3 透射電子顯微鏡的分析(TEM)26-27
• 2.2.4 場發(fā)射透射電子顯微鏡分析27
• 2.2.5 環(huán)境掃描電子顯微鏡分析(SEM)27
• 2.2.6 CO吸附原位紅外光譜分析(CO-FTIR)27-28
• 2.2.7 X光電子能譜分析(XPS)28
• 2.2.8 程序升溫還原分析(H2-TPR)28
• 2.2.9 原子吸收分光光度計(jì)分析(AAS)28
• 2.3 催化劑的活性評(píng)價(jià)28-31
• 2.3.1 甘油催化轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)29-30
• 2.3.2 高效液相色譜分析條件(HPLC)30
• 2.3.3 校正因子的測定30-31
• 2.4 催化反應(yīng)產(chǎn)物定量計(jì)算方法31-32
• 第3章 氧化鋯負(fù)載氧化銅催化甘油制備乳酸32-54
• 3.1 引言32-33
• 3.2 載體ZrO_2制備33
• 3.3 催化劑制備方法33-34
• 3.3.1 沉積沉淀法制備催化劑33
• 3.3.2 共沉淀法制備催化劑33-34
• 3.3.3 浸漬法制備催化劑34
• 3.4 催化劑的表征分析34-39
• 3.4.1 催化劑BET分析34-35
• 3.4.2 催化劑的原子吸收及CuO粒徑計(jì)算35-36
• 3.4.3 催化劑的XRD分析36-37
• 3.4.4 催化劑的H_2-TPR分析37-38
• 3.4.5 催化劑XPS分析38-39
• 3.5 催化劑活性測試39-46
• 3.5.1 不同負(fù)載量及制備方法對(duì)催化劑活性的影響39-40
• 3.5.2 反應(yīng)溫度對(duì)反應(yīng)產(chǎn)物產(chǎn)率的影響40-41
• 3.5.3 反應(yīng)時(shí)間對(duì)催化劑性能的影響41
• 3.5.4 反應(yīng)壓力對(duì)乳酸選擇性的影響41-42
• 3.5.5 甘油濃度對(duì)甘油轉(zhuǎn)化率的影響42-43
• 3.5.6 氧氣氣氛對(duì)反應(yīng)產(chǎn)物的影響43-44
• 3.5.7 催化劑的循環(huán)反應(yīng)44-46
• 3.6 循環(huán)后催化劑的表征分析46-50
• 3.6.1 循環(huán)后催化劑物理化學(xué)性質(zhì)46-47
• 3.6.2 循環(huán)后催化劑XPS分析47-49
• 3.6.3 循環(huán)后催化劑XRD分析49-50
• 3.7 CuO/ZrO_2催化劑催化反應(yīng)機(jī)理50-52
• 3.8 本章小結(jié)52-54
• 第4章 氧化鋯負(fù)載PtAu合金催化甘油制備乳酸54-76
• 4.1 引言54-55
• 4.2 載體氧化鋯制備55
• 4.3 催化劑制備55-56
• 4.3.1 溶膠沉積法制備催化劑55
• 4.3.2 浸漬法制備催化劑55-56
• 4.4 催化劑的表征分析56-65
• 4.4.1 催化劑BET分析56
• 4.4.2 催化劑原子吸收分析56-57
• 4.4.3 催化劑的XRD分析57-58
• 4.4.4 催化劑的CO-FTIR表征58-59
• 4.4.5 催化劑的XPS分析59-62
• 4.4.6 催化劑的TEM表征62-64
• 4.4.7 催化劑的高分辨表征(HRTEM)64-65
• 4.5 催化劑活性測試65-69
• 4.5.1 不同制備方法的催化劑對(duì)甘油催化活性的影響65-67
• 4.5.2 溫度為140℃不同Pt/Au比對(duì)甘油催化活性的影響67
• 4.5.3 催化劑的循環(huán)反應(yīng)67-69
• 4.6 循環(huán)后催化劑的表征分析69-73
• 4.6.1 循環(huán)后催化劑原子吸收分析69-70
• 4.6.2 循環(huán)后催化劑XPS分析70-71
• 4.6.3 循環(huán)后催化劑TEM分析71-73
• 4.7 本章小結(jié)73-76
• 第5章 全文總結(jié)76-78
• 參考文獻(xiàn)78-86
• 致謝86-88
• 攻讀碩士學(xué)位期間科研成果88

【參考文獻(xiàn)】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前2條

1 王常文;崔方方;宋宇;;生物柴油的研究現(xiàn)狀及發(fā)展前景[J];中國油脂;2014年05期

2 忻耀年;生物柴油的發(fā)展現(xiàn)狀和應(yīng)用前景[J];中國油脂;2005年03期

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本文編號(hào)：572960