论文部分内容阅读
葡萄糖酸盐是重要的精细化学品,现有的葡萄糖多相催化氧化制备葡萄糖酸钠生产工艺存在催化剂易于失活、生产成本高的缺点。本文以氧化铝为载体,采用阴离子交换法制备纳米金催化剂,采取 AAS、TEM、XRD等手段对催化剂进行了表征,并采用该催化剂进行葡萄糖的催化氧化反应,考察了催化剂制备条件及其催化剂的金属氧化物改性对催化性能的影响;探讨了金催化氧化葡萄糖反应的本征动力学,建立了多参数的经验动力学方程。主要研究结果和结论如下: 适宜的Au/γ-Al2O3催化剂制备条件为:氯金酸溶液浓度0.5 mmol/L、pH4、催化剂前体升温速率15℃/min、300℃焙烧4 h。Au/γ-Al2O3催化剂的金负载效率可达48.6％,金粒径在5 nm左右,金颗粒的分散度高。Au/γ-Al2O3催化剂对于葡萄糖氧化反应具有显著的纳米尺度效应以及较好的稳定性,其比活性高达366 mmolglu/(min?gAu)。 采用金属氧化物 MOx(NiO、Cr2O3、CoO、CeO2、ZrO2、MnO2、Fe2O3、Na2O)对 Au/γ-Al2O3催化剂进行改性。实验结果表明;单种氧化物改性时,MnO2改性所得催化剂的性能较好,Au/ MnO2/γ-Al2O3的金负载效率可提高约25%;当 MnO2的负载量为15wt%时,催化剂的性能较优。通过ZrO2和CeO2共改性, Au/CeO2-ZrO2/γ-Al2O3(Ce/Zr=1:3)催化剂性能明显高于单氧化物改性的催化剂,ZrO2和CeO2具有协同催化作用。 在氧气速率为300 mL/min条件下,表面反应是葡萄糖氧化反应的速率控制步骤。在反应温度30℃~60℃、pH=8~11、葡萄糖浓度0.025~0.100 mol/L、氧气速率300 mL/min、催化剂质量0.100 g、常压等反应条件下采集数据,回归得到多参数的反应动力学模型。