论文部分内容阅读
麦芽糖醇作为一种新型的功能性甜味剂,具有甜味柔和、口感好、热值低等优点,同时具有良好的保湿性、耐酸性、非发酵性和热稳定性,非常适合糖尿病人和肥胖者食用。目前我国麦芽糖醇主要依赖进口。国外生产麦芽糖醇主要采用麦芽糖加氢,常用Raney Ni催化剂。Raney Ni催化剂制备需要进行碱抽铝,严重污染环境;Raney Ni催化剂使用过程中易粉碎,不仅容易堵塞反应器,而且Ni金属混杂在产品中对人体健康构成危害;并且,使用Raney Ni催化剂,反应需在较高温度和压力下进行,易产生副产物甚至炭化。非晶态合金催化剂克服了上述缺点,,由于其长程无序而短程有序的独特非晶态结构,导致其优良的催化活性、选择性,特别是在制备过程中的环境污染少,催化效率高的特点,越来越来引起人们的重视。目前制备非晶态合金催化剂一般采用化学还原法,其缺点是催化剂颗粒容易团聚,不利于提高催化剂的活性和选择性。声化学是近十几年新兴的交叉学科、在有机合成、聚合物科学、环境科学和催化材料制备等领域应用广泛。近年来蓬勃发展的超声波技术就是其中极为活跃的领域。在此基础上发展有效方便的反应路线可进一步提高非晶态催化剂的催化效能。本论文用超声波作用于催化剂的制备,利用化学还原法制备了超细Ru-B、Ru-P以及负载型Ru-B/SBA15等非晶态合金催化剂,选择合适的超声频率和功率,制备了一系列催化剂,考察了它们在麦芽糖加氢反应中的催化性能;同时也尝试制备了特殊形貌的超细Ru-B合金催化剂。并且通过催化剂的一系列表征,进一步研究了超声波对非晶态合金催化剂的表面结构、表面电子态和催化性能的影响。一、催化剂制备(1)超声辅助制备超细Ru-B非晶态合金催化剂:利用超声处理将KBH4加入到RuCl3溶液中,控制滴加时间,产生的黑色絮状Ru-B颗粒。(2)超声辅助络合法制备超细Ru-B非晶态合金催化剂:利用NH3.H2O等作为络合剂和RuCl3形成配合物,在超声辅助下,以KBH4还原,得到黑色超细Ru-B颗粒。(3)负载型Ru-B非晶态合金催化剂:利用RuCl3浸渍SBA-15等载体,再用超声处理,以KBH4还原,得到负载型Ru-B非晶态合金催化剂。(4)超声辅助制备超细Ru-P非晶态合金催化剂:在CH3COONa和NaH2PO2混合溶液里加入RuCl3溶液,再加入NaOH调节PH值,在超声或者加热的条件下发生反应形成Ru-P非晶态合金催化剂。(5)特殊形貌Ru-B晶态合金催化剂的制备:利用NH3.H2O等作为络合剂和RuC13形成配合物,再加入SDBS,利用KBH4还原,得到Ru-B晶态催化剂。二、催化性能评价在高压釜中加入一定量所制备的非晶态合金催化剂和麦芽糖水溶液,在一定压力以及适当温度下进行催化加氢,观察釜内压力变化测定催化反应速率、采用液相色谱测定麦芽糖的转化率以及对目标产物麦芽糖醇的选择性。结果表明,所有以上制备的非晶态合金催化剂对麦芽糖醇的选择性~100%,远高于Raney Ni对麦芽糖醇的~75%的选择性,为工业上制备高纯度的麦芽糖醇提供一定的实验基础。三、催化性能与结构的关系的研究根据催化剂的系统表征,对下列问题进行了研究:(1)通过XRD、SAED研究表明超声不该变催化剂的非晶态结构。(2)通过XPS研究表明超声对合金中电子的相互转移改变并不是那么的明显。(3)通过TEM研究显示一定的超声使得催化剂的粒子变小分散度增加,但过度的超声反而降低了这种效果,这和氢吸附的结果是一致的。