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本文以纳米碳纤维负载Ru基催化剂(Ru/CNFs)催化氢解山梨醇生产乙二醇和1,2-丙二醇的反应工艺研究为基础,结合有机化学、催化剂制备等领域的理论知识及研究方法,研究了山梨醇氢解条件、CNFs气相氧化处理过程及Cl元素对氢解反应的影响。
开发了用于山梨醇氢解反应的Ru/CNFs催化剂,同时系统研究了反应温度、氢气分压、反应时间、山梨醇初始浓度、Ru负载量、催化剂用量、碱的种类等条件对山梨醇氢解反应的影响及规律。以此为基础,提出了山梨醇氢解生产二元醇的反应路径。
利用XRD、N2物理吸附、Boehm滴定、CO吸附和TPR等手段表征了不同温度气相氧化处理的CNFs载体及相应的负载Ru催化剂。结果表明,气相氧化预处理对CNFs的晶体结构影响较小,但是大大增加了CNFs比表面积和表面酸性含氧基团。经气相氧化处理的Ru/CNFs催化剂更易被还原。催化剂考评结果表明,载体的气相氧化处理对Ru/CNFs催化剂在山梨醇氢解过程中反应活性的提高不利,但有利于低碳多元醇产物选择性的提高。CNFs表面酸性含氧基团是决定Ru/CNFs催化剂催化性能的主要因素。
通过三种不同方式向Ru基催化剂中引入Cl,考察了Cl对山梨醇氢解反应的影响。催化剂表征表明,Cl元素的加入使催化剂还原温度增高,Ru金属的分散度降低。催化剂考评结果表明,催化剂活性受到明显影响,由于Cl造成了Ru基催化剂的中毒,山梨醇转化率降低。