油酸甲酯加氢催化剂的制备及性能研究

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脂肪醇是生产表面活性剂、增溶剂、分散剂、湿润剂等多种精细化学品的重要基础原料,被广泛应用于日化洗涤、医学、食品、塑料抗氧剂等多个行业,具有极高的经济附加价值,在国民经济生产中具有重要地位。本文选择油酸甲酯为模板反应物,首先制备了功能高分子络合贵金属催化体系——碱木质素胺-Pd催化剂,并考察了其对油酸甲酯加氢反应的催化活性和重复使用性能。又利用聚合物胶束溶液的稳定作用制备出Pd/F127和Pd/P123两种新型催化剂,考察了其对油酸甲酯加氢反应的催化活性和重复利用能力。实验中还采用TEM、XRD、XPS、TG等表征手段对催化剂进行表征分析,结果表明,新型催化剂不仅具有很好的稳定性,而且粒径大小均一,分布均匀,对油酸甲酯加氢反应具有很好的催化活性和选择性。以改性碱木质素胺为载体,负载氯化钯制备碱木质素胺-Pd催化剂。将制备的碱木质素胺-Pd催化剂用于催化油酸甲酯加氢反应,在最佳反应条件:反应温度240℃、氢气压力7 MPa、催化剂用量0.2 g、反应时间10 h的条件下,产物脂肪醇的羟值可达171.6 mg KOH·g-1,碘值为60.4 g I2·(100g)-1。催化剂重复使用5次后,仍具有很好的催化活性。对碱木质素胺-Pd催化剂进行热重表征分析,结果表明催化剂在240℃温度以内具有很好的热稳定性,基本不会发生热分解。通过对催化剂的红外表征分析,可以确定钯金属粒子与木质素胺发生络合反应,形成了稳定的金属络合催化剂。在F127胶束溶液的稳定作用下,稳固Pd纳米粒子制备Pd/F127纳米粒子催化剂。将制备的Pd/F127催化剂用于催化油酸甲酯加氢反应,在最佳反应条件:反应温度230℃、氢气压力6 MPa、Pd/F127催化剂6.0 g(Pd质量分数为0.36%)、反应时间8 h的条件下,产物羟值为179.6 mg KOH·g-1,碘值为9.7 g I2·(100g)-1。催化剂重复使用5次后,仍具有很好的催化活性。通过Pd纳米粒子的TEM照片,可以直观的观察到Pd纳米粒子的具体形貌及分散情况。在P123胶束体系中合成了Pd纳米粒子催化剂,将其应用于催化油酸甲酯加氢反应。在反应温度210℃、氢气压力7 MPa、Pd/P123催化剂6.0 g(Pd质量分数为0.16%)、反应时间7 h的条件下,产物脂肪醇的羟值最高可达176.5 mg KOH·g-1,碘值为9.8 g I2·(100g)-1。催化剂重复使用5次后,仍具有很好的催化活性。并用TEM、XRD、XPS等表征手段对催化剂进行表征分析,结果表明Pd纳米粒子分布均匀,大小均一基本呈正态分布,平均粒径在1.23 nm左右,Pd以零价钯的形式存在,为面心立方体结构。综上所述,在油酸甲酯加氢制备脂肪醇的制备过程中,以上三种催化剂都分别显示出良好的催化活性和选择性。其中Pd/F127和Pd/P123两种催化剂表现出更好的催化活性,而且在制备过程中以水为溶剂,不仅绿色环保,而且易于分离,重复使用性能好,对脂肪酸甲酯加氢反应制备脂肪醇反应提供了支持和借鉴。
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