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松节油是一种常见的植物次级代谢产物,其主要成分是α-蒎烯和β-蒎烯。α-蒎烯和β-蒎烯化学性质活泼,可参与多种化学反应生成各类深加工产品,其加氢产物蒎烷是香料行业重要的原料之一,可生产芳樟醇、二氢月桂烯等萜类香料。而蒎烷分为顺式蒎烷和反式蒎烷,工业生产过程中以活性较高的顺式薇烷为主,研究和制备高性能催化剂用于蒎烯不对称加氢反应,对松节油深加工利用具有重要意义。目前,蒎烯加氢催化剂可分为贵金属催化剂和非贵金属催化剂,非贵金属镍系催化剂价格低廉,来源广泛,一直受到人们的青睐。因此本文以自制APO-11为催化剂载体,采用化学还原法制备Ni-P/APO-11(磷酸铝分子筛)负载型催化剂,用于α-蒎烯及其它松节油主要组分的加氢反应。具体实验研究内容如下:(1)采用水热合成法制备出APO-11磷酸铝分子筛,通过单因素实验了确定适宜的制备条件:初始凝胶n(ι-Pr2NH)/n(Al)/n(P)/n(H2O)=2:1:1:40,晶化时间 24h,晶化温度200℃,干燥温度110℃。之后研究APO-11分子筛结晶动力学,计算出其晶体表观成核活化能En和表观生长活化能Eg。(2)采用化学还原法制备负载型Ni-P/APO-11非晶态催化剂。通过单因素实验和BBD响应曲面法得到最优的制备条件为:n(P)/n(Ni)=5.18,体系pH=8,m(Ni2+)/m(APO-11)=1:2.5,制备温度29℃,之后将催化剂的制备条件与催化性能进行了关联。而后通过单因素实验和BBD响应曲面法对α-蒎烯加氢反应条件进行优化,确定了适宜的制备条件为反应压力4.9 MPa、反应温度124.8 ℃、催化剂用量6.3wt%、反应时间1.5 h条件下,α-蒎烯转化率为99.45%,顺式蒎烷选择性为97.35%,重现性良好,且该催化剂可连续使用5次。之后将该催化剂用于β-蒎烯、莰烯等松节油其它组分的加氢反应中,原料转化率均可达到99%以上,选择性达65%以上。(3)采用气相色谱、气相-质谱联用仪对加氢产物进行定性定量分析,采用XRD、SEM-EDX、TEM、HRTEM、XPS、BET、ICP对催化剂和载体进行表征。结果显示,采用水热法成功合成出具有AEL型拓扑结构的APO-11磷酸铝分子筛,该分子筛呈条柱状聚集体,长约15-20μm,宽约5-10μm,APO-11磷酸铝分子筛的比表面积为190.95 m2/g,负载型催化剂比表面积为127.67 m2/g,SEM、TEM表征结果表明,非晶态Ni-P催化剂已成功负载在APO-11上,经分析表明,导致催化剂失活的原因包括:(a)新鲜催化剂与失活催化剂的Ni-P纳米粒子聚集状态不同,新鲜催化剂分散性较好,粒径较小,失活催化剂团聚现象严重,且粒径较大;(b)活性组分Ni部分流失,失活催化剂的Ni含量有所下降;(c)Ni价态发生变化,由XPS图谱发现Ni0含量明显下降,Ni2+比重增加,Ni0被氧化转为Ni2+。