论文部分内容阅读
实现纤维素的高效转化是可再生资源利用的重要课题。金属磷酸氧盐作为一种独特的固体酸催化剂,有着广泛的应用前景。本文对磷酸氧钛（TiOPO4）、磷酸氧锡（SnOPO4）、磷酸氧锆（ZrOPO4）及不同锆锡比例的磷酸氧锆锡（Zr SnOPO4（x:y））催化纤维素水解加氢的催化性能进行了研究。制备了固体酸TiOPO4及双功能催化剂Ru/TiOPO4,考察了TiOPO4催化纤维素水解反应的适宜反应条件,在此基础上,研究了Ru/TiOPO4催化纤维素制山梨醇的催化性能。结果表明,水解加氢反应中,在反应温度（453 K）稍低于最佳水解温度（463 K）,反应时间（150 min）略短于最佳水解时间（180 min）的反应条件下进行反应可得到山梨醇收率77.6%,纤维素转化率99.3%。改变催化剂与纤维素的用量比,研究纤维素水解加氢反应中产物分布,结果表明双功能催化剂Ru/TiOPO4使水解产物葡萄糖快速进行加氢反应,减少葡萄糖进一步降解等副反应的发生,液相中碳回收率显著提高,由50%增加到80%以上。制备了不同锆锡比例的磷酸氧锆锡,XRD与BET的结果表明,在SnOPO4中掺入过渡金属Zr,随着Zr加入量的增多,磷酸氧锆锡逐渐从结晶状态趋于无定形状态,且介孔结构减少,孔体积减小;NH3-TPD及Py-IR等酸性表征表明Zr SnOPO4（2:1）具有最多的B酸和总酸量,ZrSnOPO4（1:4）具有最多的L酸。31P MAS NMR表征证明了ZrSnOPO4（2:1）具有最多的P-（OZr）2和P-（OZr）3键,从而具有最多的酸量,进一步解释了酸性表征结果。以纤维二糖水解反应为模型反应,考察不同锆锡比例的Zr SnOPO4的催化性能。ZrSnOPO4（2:1）水解产物葡萄糖收率达69.2%,以ZrOPO4和SnOPO4为催化剂时,葡萄糖的收率分别为55%和53.9%。Zr SnOPO4（2:1）中B酸最多,反应转化率最高,达85%,ZrSnOPO4（1:4）中L酸最多,葡萄糖选择性最高,达91.4%。考察了ZrSnOPO4（2:1）的循环使用性,三次催化反应后,纤维二糖转化率降低了30%,可能的原因为,反应后的催化剂经过水洗干燥后,没有经过焙烧处理,导致催化剂上面有部分积碳,从而导致循环使用的时候催化性能降低。