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随着全球经济的快速发展,人类对化石资源的依赖也越来越严重,由于化石资源的不可再生性,迫使人们开始关注并发展可再生能源。在众多可再生能源中,生物质作为唯一含碳资源受到了大家广泛的关注。乙酰丙酸(C5H8O3,LevuIinic acid,LA),可由广泛存在的木质纤维素经酸催化水解制得,是合成各种轻化工产品的基本原料,是一种重要的生物质基化学品。以乙酰丙酸及其酯为原料,经加氢可合成γ-戊内酯、1,4-戊二醇、2-甲基呋喃、戊酸酯等一系列高附加值化学品。其中,γ-戊内酯广泛应用于食品添加剂、燃料添加剂、溶剂、汽油、柴油以及多种化工中间体的合成等领域,被认为是用于生产可再生燃料和化工产品最具潜力的生物平台分子之一。以乙酰丙酸为原料经加氢合成γ-戊内酯引起了人们极大的关注。本论文制备了一系列类水滑石基Ni-Al2O3及NiCu-Al2O3催化剂,并采用多种表征手段,如 XRD、TG-DTG、FT-IR、in situ FT-IR、HRTEM 以及 H2-TPR/TPD 等系统研究了类水滑石插层阴离子、Cu-Ni合金形成以及Ni/Cu摩尔比对类水滑石基催化剂织构、结构、表面性质以及催化乙酰丙酸/乙酰丙酸酯直接加氢/氢转移加氢制γ-戊内酯性能的影响。主要的研究内容及结论如下:1.系统研究了类水滑石插层阴离子对Ni-Al2O3催化剂织构、结构及催化乙酰丙酸加氢性能的影响。研究结果表明,插层阴离子对催化剂中活性金属-载体相互作用、活性金属分散度、表面酸性质以及催化乙酰丙酸加氢性能有重要影响。与以NO3-插层类水滑石为前躯体制备的催化剂相比,CO32-插层类水滑石前躯体中CO32-与层板-OH间存在强相互作用,在热处理过程中,层间阴离子随层板-OH的脱除而快速脱除,所得催化剂表现出强的金属-载体相互作用、高的金属分散度、丰富的L酸酸性中心,在活性金属与L酸的协同作用下,该催化剂表现出高的C=O加氢活性、高的γ-戊内酯产率和高的循环使用稳定性。当以甲醇为溶剂、160℃、4 MPa氢气压力条件下反应1h时,γ-戊内酯收率可达71.82%。催化剂循环使用6次时,活性基本保持恒定。2.以类水滑石为前驱体制备了 NiCu-Al催化剂,以异丙醇为氢源,研究了其催化乙酰丙酸乙酯氢转移加氢制γ-戊内酯性能,并与浸渍法制备的NiCu-Al催化剂以及类水滑石基Ni-Al和Cu-Al催化剂进行了对比。研究结果表明,催化剂中Ni-Cu合金的形成,显著提高了催化剂催化乙酰丙酸乙酯的转化率与γ-戊内酯选择性,双金属催化剂的催化性能明显优于单金属催化剂。以类水滑石为前驱体制备的NiCu-Al形成了均一的Ni-Cu合金结构、催化剂表现出高的活性金属分散度和丰富的酸性中心,在反应温度为160℃,反应时间为4h时,目标产物γ-戊内酯收率可达 96.64%。3.研究了 Ni/Cu摩尔比对NiCu-Al催化剂织构、结构、表面性质及催化乙酰丙酸/乙酰丙酸酯氢转移加氢性能的影响。研究结果表明,在Ni3Al催化剂中引入Cu物种时,随着Cu含量的增多,乙酰丙烯/乙酰丙酸乙酯转化率与γ-戊内酯收率先增多后减少,当Ni/Cu摩尔比为2:1时,γ-戊内酯收率最高。