用于生物质平台化合物加氢反应的Nd-Co-P催化剂的制备及其性能研究

来源 :南昌大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:hjdrm225411
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迄今为止,环境问题日趋严重,生物质是广泛被认为最有可能取代石油等化石燃料来生产化工产品的材料,开发与利用生物质资源,对改善生态环境等方面有重大的意义。目前生物质的加氢转化主要依赖于Pt,Pd,Cu等金属结构催化剂,这类催化剂大多存在烧结、钝化、毒化、易腐蚀等局限性,且大多成本较高。针对目前主要以金属结构为主的生物质加氢转化催化剂的应用局限,我们引入了稀土磷酸盐并制备了一系列用于生物质加氢转化的Nd-Co-P催化剂,通过ICP-OES,XRD,XPS,SEM及HRTEM-EDS等一系列表征手段表明所得Nd-Co-P催化剂为NdPO4与Co2P紧密结合而成的复合结构材料,可记为(NdPO4)m/Co2P,其中NdPO4:Co2P摩尔比(m)为0.08-1.1。以NdPO4或Co2P单一组分样品为参考,(NdPO4)m/Co2P表现出优越的加氢转化催化活性:以乙酰丙酸转化为目标,在4 MPa,110℃的条件下(NdPO4)m/Co2P在水相中可稳定地使γ-戊内酯产率达到98%;对于糠醛加氢反应,(NdPO4)m/Co2P在140℃,4 MPa的条件下,4小时后达到糠醇产率97%以上,优秀的催化效率堪比贵金属催化剂,反应转化频率(TOF)值最高可达0.50 s-1(10倍高于Co2P单一组分)并表现出良好的循环稳定性及耐腐蚀性。鉴于催化剂对糠醛加氢转化过程中表现出的优良催化性能,我们通过反应动力学的计算,原位红外,H2-TPD,FAL-TPD等表征手段对其进行了进一步分析,发现反应物在(NdPO4)m/Co2P上遵循L-H机理,且Co2P组分在反应中或仅可作用于生物质原料,而NdPO4具有独特的活化氢的能力。这些结果表明,像NdPO4这样的稀土磷酸盐可以作为一种有前途的、可靠的加氢催化组分,这赋予了他们它们替代现有的活性金属,突破催化限制并应用于类似糠醛的生物质加氢转化的潜力,并为其他涉及加氢的绿色转换技术提供新的参考。
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