【摘 要】
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随着化石能源的日益消耗和环境问题的急剧突出,生物质能源的开发与利用受到越来越多的关注。在生物质资源利用中,生物质平台分子糠醛(FF)的催化转化在合成高附加值化学品和液体燃料中具有重要意义。糠醇(FAL)作为糠醛的重要加氢产物,被广泛的用于合成胶粘剂、树脂、纤维等。因此,开发高效稳定的催化剂对于实现糠醛到糠醇的高选择性转化具有重要的研究意义。首先我们通过类沸石咪唑酯骨架结构材料(ZIFs)前驱体,利
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随着化石能源的日益消耗和环境问题的急剧突出,生物质能源的开发与利用受到越来越多的关注。在生物质资源利用中,生物质平台分子糠醛(FF)的催化转化在合成高附加值化学品和液体燃料中具有重要意义。糠醇(FAL)作为糠醛的重要加氢产物,被广泛的用于合成胶粘剂、树脂、纤维等。因此,开发高效稳定的催化剂对于实现糠醛到糠醇的高选择性转化具有重要的研究意义。首先我们通过类沸石咪唑酯骨架结构材料(ZIFs)前驱体,利用多金属调控策略,设计合成了多金属Cu、Co、Zn负载在氮掺杂多孔碳上的催化剂(Cu Co/Zn@NPC)。在经过600 oC热处理后的Cu Co/Zn@NPC-600催化剂在140 oC反应条件下,FF的转化率接近100%,而FAL的选择性为100%。同时,在以异丙醇为氢供体的催化氢转移反应(CTH)中,FF的转化率达到95.8%,FAL的选择性达到99.1%。Zn掺杂在Cu Co/Zn@NPC-600催化剂上的产率是Cu Co@NPC-600催化剂的37.3倍,Cu的加入使催化反应产率提高2.3倍。此外,Cu Co/Zn@NPC-600催化剂在5次循环试验中表现出良好的FF加氢循环性能。Cu Co/Zn@NPC-600催化剂的高活性主要原因是金属Co纳米粒子的高度分散、Zn从前驱体模板挥发而形成的先进多孔结构以及Cu和Co之间的协同作用。另外我们通过ZIFs前驱体,利用主客体策略,成功制备了Ni单原子负载在氮掺杂碳上的催化剂(Ni-SAs/NC),并首次用于糠醛制备糠醇的氢转移反应中。原子分散的Ni-N4位点改变了金属中心的电子密度,对FF和FAL表现出特异性的吸附和解吸。Ni-SAs/NC展现了优秀的催化性能,在130 oC反应条件下,FAL选择性高达97.1%,转化频率(TOF)为832 h-1,是负载型Ni纳米催化剂(Ni-NPs/NC)的9倍。Ni-SAs/NC催化剂也具有很好的稳定性,反应循环4次之后催化活性没有明显降低。Ni-SAs/NC对很多α,β-不饱和醛转化为α,β-不饱和醇也具有良好的催化活性。
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