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脱氢与加氢耦合反应是一个高效绿色化工过程。反应具有以下优点,较好的能量和氢气利用率,降低各独立反应的热力学限制等。本文采用等体积浸渍法制备了Cu/分子筛(MCM-41,H-Y,H-ZSM-5,SBA-15和H-β)、Cu/MOx(MOx=Al2O3,ZrO2和ZnO)和Cu/羟基磷灰石(HAP)系列催化剂,用于催化饱和一元醇(甲醇、乙醇)脱氢与顺酐加氢耦合反应。研究了催化剂结构与催化剂在一元醇脱氢与顺酐加氢耦合反应中的催化活性。揭示了铜基催化剂结构与催化脱氢、加氢耦合反应活性之间的构效关系。主要研究结果如下: 采用MCM-41、H-Y、H-ZSM-5和H-β分子筛负载的铜基催化剂,在常压固定床反应器中催化甲醇脱氢与顺酐加氢耦合反应。酸性较低的Cu/MCM-41催化剂有利于甲醇脱氢生成甲酸甲酯和顺酐加氢生成γ-丁内酯;酸性较大的Cu/Y、Cu/ZSM-5和Cu/β催化剂易导致甲醇发生脱水反应生成二甲醚,影响甲醇脱氢与顺酐加氢耦合反应。Cu/MCM-41催化剂为催化剂时,在反应温度240-300℃温度范围内,甲酸甲酯和γ-丁内酯的最大选择性分别为88%和72%。氢气补偿率大于1272%,热量补偿率最高达到36%。 采用Cu/MOx(MOx=Al2O3,ZrO2和ZnO)催化剂,在常压固定床反应器中催化乙醇脱氢与顺酐加氢耦合反应。XRD分析表明Cu0是乙醇脱氢与顺酐加氢耦合反应的活性中心。TPR分析表明CuO与载体的作用影响其还原程度。Cu/MOx催化剂的碱性大小为Cu/Al2O3>Cu/ZrO2>Cu/ZnO。具有较小Cu0晶粒与较高碱性的Cu/Al2O3催化剂具有最佳的催化脱氢加氢活性,在反应温度300℃,顺酐的转化率为98%时,γ-丁内酯的选择性达95.4%。耦合反应中,氢气补偿率大于288%,表明耦合反应过程中乙醇脱氢释放的氢气足够顺酐加氢使用。热量补偿率的范围为5%-181%。具有较低碱性的Cu/ZrO2和Cu/ZnO催化剂有利于乙醛和丁二酸二乙酯生成,乙醛和丁二酸二乙酯的选择性约65%和99%。 采用Cu/羟基磷灰石(HAP),Cu/SBA-15和Cu/MCM-41催化剂,在240-300℃反应温度下,催化乙醇脱氢与顺酐加氢耦合反应。XRD与XPS分析表明催化剂中的CuO组分完全还原为Cu0。催化剂的碱性大小顺序为Cu/HAP>Cu/SBA-15>Cu/MCM-41。催化剂活性测试表明催化剂的酸碱性对产物的分布和催化性能影响较大。酸、碱性较低的Cu/SBA-15和Cu/MCM-41催化剂有利于乙醛和丁二酸二乙酯的生成。碱性较高的Cu/hydroxylapatite催化剂有利于乙醇脱氢生成乙酸乙酯和顺酐加氢生成γ-丁内酯,乙酸乙酯与γ-丁内酯的最大选择性分别为69.5%和89.6%。