随着化石能源的枯竭及其过度使用造成的环境污染问题的日益严重,生物质资源的有效利用逐渐成为人们研究的焦点。糠醛(FFA)作为重要的生物质平台分子,可以通过加氢、氢解等过程生成一系列重要的化学中间体、精细化学品及生物燃料前体。近年来,研究者们发现,FFA可以通过水相加氢重排生成环戊酮(CPO)。CPO是一种重要的中间体分子和有机溶剂,除了在药物合成、橡胶合成、香料等领域具有广泛应用外,还可以通过缩合加氢过程,转化为燃料前体和高密度燃料,是用于制备生物质燃料的重要前体之一。通过FFA加氢制备CPO,反应绿色廉价,具有重要的实际应用价值。目前,对该反应体系的研究主要集中在贵金属(Pt、Ru等)催化剂和非贵金属(Cu、Ni等)催化剂。尽管非贵金属催化剂催化剂效果较好,但反应普遍需要高温高压,而且催化剂稳定性较差,重复利用率低。因此,通过对反应过程中活性中心的探究,控制催化剂表面结构性质,从而提高催化剂的催化性能和稳定性具有重要的意义。铜基催化剂是一种普遍使用的加氢催化剂,在FFA加氢反应中具有广泛应用。二氧化锆(ZrO2)作为表面同时具有酸碱性位的氧化物,物理化学性质性质优异,是一种很好的催化剂载体。通过对制备方法的调节以及其它金属元素的掺杂,可以增强ZrO2的结构性能,同时ZrO2与金属间强烈的相互作用,往往能进一步提高催化剂的催化性能。本文通过对钼掺杂的ZrO2载体负载的铜基催化剂的调控,探究了催化剂表面酸性及Cu物种对FFA加氢重排生成CPO反应的影响。基于该结果,制备了高分散的Cu/ZrO2催化剂,通过焙烧增强金属Cu与ZrO2载体间的相互作用,进一步提高了催化剂的催化剂活性、选择性和稳定性,并深入的研究了活性位点与催化性能间的相互关系。(一)通过共沉淀法制备钼掺杂的ZrO2载体,再以硼氢化钠为还原剂利用化学还原法负载金属Cu纳米颗粒。对不同系列催化剂进行表征分析,发现钼的掺杂有利于降低ZrO2的结晶度,增加催化剂表面酸性强度,特别是Lewis酸含量。硼氢化钠用量可以调控催化剂表面Cu物种还原程度,当硼氢化钠用量为Cu摩尔量的5倍时,还原效果最好。结合催化反应结果表明,催化剂表面Lewis酸性位和Cu+物种有利于促进反应重排过程,提高CPO选择性。(二)利用成核/晶化隔离法辅助的还原-氧化法制备了催化剂前体,然后通过不同温度焙烧后,再还原得到ZrO2负载的高分散铜基催化剂。通过一系列的表征和催化实验分析了催化剂表面结构性质与催化性能间的关系。结果表明,一定的焙烧温度能增强ZrO2载体与金属Cu间的相互作用,提高催化剂表面Cu+物种含量,并保持丰富的Lewis酸性位。在Cu0、Cu+物种和Lewis酸性位的协同作用下,实现了 FFA低压下加氢重排生成CPO,并且催化剂具有极高稳定性,重复使用5次后,催化剂的活性及对CPO的选择性没有明显降低。