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生物柴油的大规模生产及应用使得占据其总产量10%的副产物丙三醇市场过剩。同时,酯交换法生产碳酸二甲酯副产大量1,2-丙二醇也出现市场过剩问题。以甘油、丙二醇为原料催化制备一元羧酸如:甲酸、乳酸、乙酸等,可将低值多元醇转化为高值一元羧酸,本研究工作具有理论与应用研究价值。本论文主要开展了负载型纳米金属催化剂催化多羟基醇转化为一元羧酸的研究。研究了Ni/HAP(羟基磷灰石)催化剂催化转化甘油选择性制备乳酸,Pt/Graphene催化剂催化氧化1,2-丙二醇制备一元羧酸,Cu/HAP催化剂催化氧化1,2-丙二醇制备一元羧酸。研究了负载型纳米金属催化剂的结构与催化多元醇转化为一元羧酸催化活性的构效关系,探讨了催化甘油和丙二醇制备一元羧酸的反应机理。研究成果总结如下:采用湿化学还原法制备了纳米羟基磷灰石负载金属Ni0纳米粒子(Nix/HAP)催化剂,在NaOH水溶液中有效地催化高浓度甘油(1.5-3 mol L-1)转化为乳酸。Nix/HAP催化剂对甘油转化为乳酸的催化活性高于纯金属Ni0纳米粒子。纳米金属Ni0与碱性HAP载体协同催化了甘油转化制备乳酸。在Ni0.2/HAP催化剂上,甘油初始浓度为2.0 mol L-1,NaOH浓度为2.2 mol L-1,200 ℃反应2 h,甘油转化率为92.1%时,乳酸选择性可达94.7%。采用湿化学还原法制备了Pt0纳米粒子,沉积在石墨烯(Graphene)载体表面。通过控制铂含量,制备了 Pt0颗粒均匀分散的Ptx/Graphene纳米催化剂。在120-160 ℃条件下,Pt0.03/Graphene催化剂具有较高的催化1,2-丙二醇氧化制备乳酸、乙酸和甲酸活性。在160 ℃下反应4h,Pto.03/Graphene催化剂催化氧化1,2-丙二醇,当转化率为97.1%时,一元酸总选择性可达96.5%。过高的反应温度和过长的反应时间都将导致羧酸的进一步氧化。采用湿化学还原法制备了羟基磷灰石纳米棒负载金属Cu0纳米粒子催化剂(Cux/HAP)。碱性HAP纳米棒对金属Cu0纳米粒子晶体的生长有抑制作用,金属Cu0纳米粒子分散在HAP纳米棒表面。HAP纳米棒也抑制了金属Cu0纳米颗粒的氧化。Cux/HAP催化剂对催化氧气氧化1,2-丙二醇制备乳酸、乙酸和甲酸具有较高的催化活性,在较低的反应温度(140 ℃)下,一元羧酸总选择性为70.3%。而单一金属Cu0纳米粒子或HAP纳米棒对1,2-丙二醇的氧化没有催化活性。在温和反应温度为180 ℃时,乳酸、乙酸和甲酸的总选择性达到93.1%。Cux/HAP催化剂中的金属Cu0纳米粒子和HAP表面的碱性位协同催化1,2-丙二醇氧化制羧酸。