马来酸酐是一种非常重要的有机化工原料,其加氢反应具有广泛的开发和应用前景。由马来酸酐直接加氢可以生成丁二酸酐、γ-丁内酯,1,4-丁二醇和四氢呋喃,这些加氢产物在化工、食品、医药和纺织工业中都有广泛的应用。例如,γ-丁内酯是合成吡咯烷酮和其它高附加值产品的重要中间体,而且被认为是替代三氯乙烷最好的绿色溶剂。马来酸酐加氢反应分为均相和多相催化加氢体系,但是在反应过程中都存在着诸多的问题,例如大量有机溶剂的使用,反应温度高以及对目标产物γ-丁内酯选择性差。使用超临界二氧化碳作为反应介质可以有效的解决马来酸酐加氢反应过程中存在的诸多问题。本论文的主要目的是通过使用超临界二氧化碳代替传统有机溶剂,提高马来酸酐加氢反应活性和对目标产物的选择性,提高反应原子经济性,进而研究超临界二氧化碳体系中催化加氢反应规律。在研究中,创新的使用超临界二氧化碳膨胀体系制备了高活性、高分散负载型Pd溶胶纳米催化剂。在催化剂制备过程中应用二氧化碳相开关作用,有效的将Pd纳米粒子表面的PVP去除。此方法拓展了制备负载型金属溶胶纳米粒子材料方法。　　 在超临界二氧化碳体系中,对RuCl2(TPP)3催化马来酸酐加氢制备γ-丁内酯进行了研究。在超临界二氧化碳体系、乙二醇二甲醚体系和无溶剂体系中,对RuCl2(TPP)3的催化加氢活性进行了比较,在以上三个体系中RuCl2(TPP)3催化剂均表现出较高的活性,但是在超临界二氧化碳体系中对目标产物γ-丁内酯的选择性最高。二氧化碳的压力对γ-丁内酯的选择性有明显的影响,当二氧化碳的压力从0MPa提高到16MPa,γ-丁内酯的选择性提高了两倍多。而且对马来酸酐加氢产物丁二酸酐的加氢反应活性进行了比较,发现在乙二醇二甲醚体系中加氢反应速率较慢,但是当向体系中加入一定量的二氧化碳后反应对γ-丁内酯的选择性从43％提高到90％。通过相行为观察对超临界二氧化碳体系中高选择性的因为进行了研究,在一定条件下,马来酸酐或者丁二酸酐可以完全溶解到二氧化碳体系中,进而与加氢反应中生成的水隔离开,最大可能的减少了马来酸酐和丁二酸酐水解反应的发生,提高了对γ-丁内酯的选择性。　　 在超临界二氧化碳体系中,对Pd/C催化马来酸酐加氢反应进行了研究。在超临界二氧化碳体系中,以Pd/C为催化剂,马来酸酐的转化率为100％,对γ-丁内酯的选择性为97.3％,而在乙二醇二甲醚体系中,对γ-丁内酯的选择性仅为77.4％。重点研究了Pd/C为催化剂粒径大小对反应的影响规律,发现小粒径的Pd/C催化剂对γ-丁内酯具有更高的选择。而二氧化碳压力对γ-丁内酯选择的影响依赖于Pd/C催化剂的粒径大小。　　 本文提出了一种制备高分散、高活性负载型金属溶胶纳米催化剂有效的新方法,通过二氧化碳的作用,可将金属溶胶纳米粒子均匀的负载到不同载体上,并保持原有的粒径大小和形貌,而且金属的负载量可控。催化剂制备过程的关键技术是利用二氧化碳的相开关作用,有效的将金属溶胶纳米粒子周围的保护剂剥离。并且通过对合成过程中体系相行为的观察,对催化剂形成过程进行了详细的讨论和分析。这种制备负载型金属溶胶纳米催化剂的新方法,不仅解决了传统方法中负载型金属溶胶纳米粒子保护剂不易除去等问题,而且操作简单,过程可控。最为重要是本文利用超临界二氧化碳绿色溶剂的特性开发了纳米溶胶催化剂的绿色合成新路径。