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生物柴油作为一种可再生能源,具有广阔的应用前景。在生产生物柴油的过程中会产生大量甘油副产物。如何提高甘油的经济价值,是促进生物柴油产业发展的核心问题之一。在众多甘油深加工路线中,选择性氧化是一种重要的转化途径,可用于二羟基丙酮(DHA)等高附加值精细化学品的合成。本文研究了无碱条件下Au催化氧化甘油制DHA的反应机理,以及通过改变载体和添加助剂金属等方式提高Au的催化活性,主要研究内容如下:(1)应用密度泛函理论计算方法,计算了甘油在Au催化剂表面的氧化反应路径,计算结果表明,氧化甘油中间碳上的羟基生成DHA是热力学有利的。O2与Au的作用强于甘油与Au的作用,反应遵循Eley-Rideal反应机理,即甘油不直接吸附在Au表面,而是与吸附的02分子相互作用,02参与活化甘油的C-H和O-H键,各夺取一个H原子生成氧化产物和H2O2。以上反应机理均得到催化反应测试和动力学实验结果的证实,电子顺磁共振自由基捕获实验还检测到O2分子在Au表面活化产生的超氧(O2-)活性物种,O2-夺取甘油H原子后生成的H202也在反应体系中检测得到。(2)02活化能力是Au催化氧化甘油的关键,不同载体会影响02在Au表面的电荷密度及O-O键伸长,由理论计算我们得到O2分子在Au/ZnO催化剂上的活化程度最高。为了验证计算结果,我们合成不同氧化物负载的Au催化剂并进行催化活性测试,发现Au/ZnO确实表现出最高的反应活性,在无碱条件下DHA的选择性高达85%以上。(3)为了进一步提高Au的催化活性,采用分步合成法分别合成了负载在ZnO载体上的AuAg和AuCu双金属催化剂,并通过改变合成方法和金属比例调控催化活性,实验发现Cu的加入能够促进Au的催化活性,而Ag则会对Au的活性起到抑制作用,通过对催化剂进行表征,初步探讨了加入其它金属元素对催化活性影响的机制。