论文部分内容阅读
本论文主要研究了葡萄糖催化加氢生产山梨醇用的Ru/C催化剂。首先考察了制备条件对催化剂活性的影响。利用正交计设法确定最佳还原温度和时间。结果表明,Ru/C催化剂的最佳还原温度为400℃、时间为3小时。浸渍溶剂、浸渍时间、pH值及钌的负载量等也显著地影响催化剂的活性。通过对水、丙酮以及乙醇三种溶剂浸渍而得的催化剂的研究,发现用水作溶剂时催化剂的活性最高,且最佳水溶液的pH值为3.3。浸渍时间不宜过短。在钌负载量小于5%时,催化剂活性与钌负载量接近正比关系。 本文研究了以锌、铜、镍为第二活性组份的双金属催化剂在葡萄糖加氢反应中的活性,发现第二组份的加入不但起不了助剂的作用,反而降低了催化剂的活性。通过对Pd/C、Rh/C及Ni/C催化剂的研究,发现在此反应中以Ru/C催化剂的活性最高,其次为Ni/C催化剂,而常用的Pd/C催化剂的活性较低。对载体的研究发现,用不同的活性炭作载体时,催化剂的活性有差别。当以椰壳炭作载体,且用氧化性强的处理剂处理活性炭时,催化剂的活性最高。 在最佳条件下制备的催化剂当钌负载量为5%,加氢反应时间2小时,压力3MPa时,转化率可达99%以上,选择性大于97%。 我们系统地研究了此反应的动力学,通过对不同的反应机理的研究,发现在此反应中,以吸附于钌上的氢原子和葡萄糖分子间的表面反应为速率控制步骤。通过实验得出动力学方程为: 用XRD对活化态催化剂进行了表征,发现在它们的XRD谱中没有出现尖锐的金属钌特征峰,仅出现弥散峰。这表明金属钌高度分散在活性炭的表面,金属钌晶粒较细,用XRD无法探测到。