正丁醇是重要的化学原料,还是一种性能优异的生物燃料。随着化石资源的日渐匮乏,采用羰基合成法生产正丁醇的工艺路线逐渐受到原料成本和供应的制约。因此,开发新的正丁醇合成工艺显得尤为重要。采用乙醇Guerbet缩合反应一步合成正丁醇是一条环境友好的工艺路线,对其催化剂进行研究具有重要的理论意义和应用价值。首先考察了制备条件对Ni/TiO₂催化乙醇Guerbet缩合反应性能的影响。结果表明,采用溶胶凝胶法并于450℃下焙烧1h制备TiO₂载体,使用过量浸渍法浸渍12wt.%Ni,450℃焙烧2h,在V_H2:V_N2=40:60的气氛下于400℃还原4h,制备得到的Ni/TiO₂催化剂具有较好的催化效果。在催化剂用量10wt.%、反应时间10h、反应温度210℃的反应条件下,得到乙醇转化率49.2%,正丁醇选择性41.7%。在此基础上,利用GC-MS分析确定了反应体系的组成,推测了副反应。对比了分别在H₂和N₂氛围下Ni/TiO₂催化乙醇Guerbet反应的效果。结果表明,在H₂氛围下乙醇转化率下降,正丁醇选择性上升,其原因是H₂的存在抑制了醇的脱氢并促进中间产物的加氢。考察了水对Ni/TiO₂催化性能的影响,发现水会导致催化剂表面的酸碱活性位点的数量大量减少,从而降低催化剂性能。Ni/TiO₂在使用过程中存在较为严重的失活问题,通过FI-IR、XRD以及ICP分析,确定失活原因是Ni的流失。然后,使用Pt对Ni/TiO₂催化剂进行改性。结果表明,Pt的添加增加了催化剂上Ni的分散度,提高了催化剂对正丁醇的选择性,但增强了催化剂断裂碳-碳键的能力。为改善催化剂的催化性能并减少气体副产物的生成,研究了添加Au、Ir和Ru等贵金属对Ni/TiO₂催化剂性能的影响。结果表明,第二金属组分的添加提高了催化剂的催化性能,Ni-Ru/TiO₂具有最好的催化效果:乙醇转化率49.3%,正丁醇选择性46.1%。通过XPS表征,发现第二金属组分与Ni存在相互作用,使金属Ni处于富电子状态,促进了催化剂的加氢性能进而改善了催化剂的整体性能。对催化剂进行了CO₂-TPD和NH₃-TPD分析,发现第二金属的添加对催化剂酸碱性有一定影响,催化剂的酸量影响乙醇转化率,碱量影响正丁醇的选择性。