本文關(guān)鍵詞：金—銅雙金屬催化劑催化乙醇氧化脫氫制乙醛的研究

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【摘要】：隨著化石能源危機以及環(huán)境危機的日益加劇,由可再生的生物質(zhì)乙醇出發(fā)制備大宗化學(xué)品、實現(xiàn)傳統(tǒng)化石資源的替代顯得越來越重要,其中,乙醛是一種重要的有機化學(xué)品,由生物質(zhì)乙醇出發(fā)制備乙醛引起越來越多科研工作者的注意。氧化脫氫法是一種有效的乙醇制乙醛的途徑,該反應(yīng)能夠降低反應(yīng)溫度,打破熱力學(xué)平衡限制,提高乙醇轉(zhuǎn)化率。本文以Au-Cu雙金屬作為活性組分,通過選用不同載體,得到低溫下具有高活性的乙醇氧化制乙醛催化劑,并研究了雙金屬的協(xié)同作用機制。以氧化鋁為載體,負載Au-Cu雙金屬催化劑,催化乙醇氧化脫氫制乙醛。通過調(diào)變Au-Cu雙金屬的比例,發(fā)現(xiàn)單獨Au或者Cu作為活性組分時,催化活性遠低于雙金屬共同作用時。證明雙金屬協(xié)同作用,實現(xiàn)對乙醇的高效轉(zhuǎn)化。通過改變載體的形貌,發(fā)現(xiàn)球形載體負載的Au-Cu催化劑具有最高的催化活性,180℃時,可達到70.5%的乙醇轉(zhuǎn)化率和94.1%的乙醛選擇性。為了進一步降低反應(yīng)溫度、提高乙醛選擇性、減少副產(chǎn)物種類,我們引入導(dǎo)熱性好、表面惰性、化學(xué)穩(wěn)定性好的載體,負載Au-Cu雙金屬作為乙醇氧化脫氫催化劑。通過調(diào)變Au-Cu雙金屬比例,選擇最佳的Au-Cu比。其中,2 wt%Au-1 wt%Cu/M催化劑,在180℃下,能達到76.9%的乙醇轉(zhuǎn)化率和94.0%的乙醛選擇性。在相同反應(yīng)條件下,Au-Cu/M催化劑具有明顯高于Au-Cu/Al2O3口Au-Cu/SiO2催化劑的催化活性。穩(wěn)定性測試發(fā)現(xiàn),Au-Cu/M催化劑在180℃反應(yīng)80 h后仍能保持良好的乙醇轉(zhuǎn)化率和乙醛選擇性。根據(jù)實驗結(jié)果和文獻報道推測,Cu起到活化氧的作用,Au用于催化乙醇α-H的脫除。
【關(guān)鍵詞】：乙醇氧化 乙醛 金-銅雙金屬 氧化鋁
【學(xué)位授予單位】：大連理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：O643.36;TQ224.122
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-8
• 引言8-9
• 1 文獻綜述9-29
• 1.1 生物質(zhì)能源簡介9-10
• 1.2 醇的應(yīng)用10-12
• 1.3 醛簡介12-17
• 1.3.1 乙烯氧化法13-15
• 1.3.2 酸還原法15
• 1.3.3 炔水合法15-16
• 1.3.4 乙烷氧化法16-17
• 1.3.5 C3/C4烷烴氧化制乙醛17
• 1.4 醇制乙醛的方法17-25
• 1.4.1 醇直接脫氫法17-20
• 1.4.2 乙醇氧化脫氫法20-25
• 1.5 氧化鋁材料在催化領(lǐng)域的應(yīng)用25-27
• 1.6 本論文選題依據(jù)和主要研究內(nèi)容27-29
• 2 實驗總述29-33
• 2.1 實驗試劑29
• 2.2 實驗儀器與裝置29-30
• 2.3 催化劑表征儀器30-31
• 2.3.1 透射電子顯微鏡(TEM)30
• 2.3.2 粉末X射線衍射(XRD)30
• 2.3.3 物理吸附(N_2-adsorption)30-31
• 2.4 評價裝置31
• 2.5 活性評價31-33
• 3 Al_2O_3載體負載Au-Cu催化劑催化乙醇脫氫反應(yīng)33-46
• 3.1 引言33
• 3.2 實驗部分33-34
• 3.2.1 催化劑載體的制備33-34
• 3.2.2 不同Au/Cu比例的催化劑制備34
• 3.2.3 不同形貌載體的催化劑的制備34
• 3.3 催化劑表征34-45
• 3.3.1 催化劑的形貌、結(jié)構(gòu)與組成34-37
• 3.3.2 不同Au/Cu比例對催化劑性能的影響37-41
• 3.3.3 不同形貌Al_2O_3對催化劑性能的影響41-44
• 3.3.4 原位XRD測試44-45
• 3.4 本章小結(jié)45-46
• 4 新型球狀載體負載Au-Cu催化劑催化乙醇脫氫反應(yīng)46-60
• 4.1 引言46
• 4.2 實驗部分46
• 4.3 催化劑表征46-59
• 4.3.1 催化劑的形貌、結(jié)構(gòu)和組成46-48
• 4.3.2 Au/Cu比例對催化劑性能的影響48-54
• 4.3.3 催化劑穩(wěn)定性測試54-55
• 4.3.4 催化劑原位XRD測試55-56
• 4.3.5 不同載體催化劑活性對比56-58
• 4.3.6 反應(yīng)機理推測58-59
• 4.4 本章小結(jié)59-60
• 結(jié)論60-61
• 參考文獻61-65
• 攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表學(xué)術(shù)論文情況65-66
• 致謝66-67

【參考文獻】

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本文編號：621889