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木质素及其衍生物利用的一条重要途径是将其通过选择加氢制备高价值酚类化学品，关键是开发高效催化剂，即在选择性氢解含氧官能团的同时，苯环中的C=C双键不发生加氢饱和反应（该过程也称作加氢脱氧反应），在低耗氢条件下获得高收率的酚类化合物。本论文选择愈创木酚作为木质素模型化合物，考察了一系列Au催化剂的选择加氢脱氧性能，发现锐钛矿型TiO2(TiO2-A)负载Au纳米颗粒催化剂(Au/TiO2-A)能够将愈创木酚高选择性地加氢脱氧制备苯酚类化合物。采用TEM、XRD和XPS等表征和间歇釜反应，详细研究了催化剂组成、结构对催化性能的影响，优化了愈创木酚反应工艺条件，推测了愈创木酚在Au/TiO2-A催化剂上的反应路径，并结合苯二酚加氢探针反应，深入剖析了催化剂功能及其协同作用。主要研究结果如下:
以锐钛矿型TiO2（TiO2-A）、金红石型TiO2(TiO2-R)、γ-Al2O3及活性炭(AC)为载体制备了Au负载催化剂，并应用于愈创木酚加氢脱氧反应。XPS、TEM及XRD表征结果表明，负载的Au以金属态纳米颗粒形式存在;负载Au后的载体结构没有明显变化。载体对Au催化剂在愈创木酚加氢脱氧反应中的催化性能有重要影响:所采用的四种载体中，只有以TiO2-A制备的Au/TiO2-A加氢脱氧性能明显提高，而其它三种载体负载Au后并没有提高催化剂加氢脱氧能力。采用TiO2-A制备的Au/TiO2-A催化剂在3.0MPa H2初始压力和300℃条件下反应3h，愈创木酚的转化率为67％，苯酚、甲酚等部分加氢脱氧的酚类化合物的选择性达到96％以上，产物中未出现环己烷等苯环饱和化合物。TiO2-R、γ-Al2O3制备的Au催化剂的愈创木酚催化产物与各自空白载体的产物基本相同，即以邻苯二酚及甲基邻苯二酚等甲基转移产物为主。具有催化惰性的活性炭负载Au颗粒后无加氢脱氧性能，说明Au纳米粒子自身不能完成愈创木酚加氢脱氧反应。
Au/TiO2-A催化剂随着焙烧温度(350℃～650℃)升高，Au颗粒的尺寸逐渐增大，由2.7nm(350℃焙烧)增长至7.9nm(650℃焙烧);TiO2-A载体仍保持锐钛矿型结构，并存在氧缺陷空位;Au颗粒尺寸增加会降低Au/TiO2-A催化活性并影响愈创木酚反应路径;适当提高氢气压力(1.0MPa～5.0MPa)和反应温度(250℃～330℃)，能够提高愈创木酚转化率，但对苯酚类产物的选择性影响不大;水能够抑制愈创木酚在Au/TiO2-A上的加氢脱氧反应;Au/TiO2-A重复使用3次，其催化性能基本不变。愈创木酚在Au/TiO2-A催化剂上存在三种可能反应路径:(1)愈创木酚与苯酚类化合物发生双分子甲基转移生成邻苯二酚与甲酚类化合物，邻苯二酚进一步加氢脱氧生成苯酚;(2)愈创木酚直接脱甲氧基生成苯酚及甲醇;(3)除了前两个反应路径，当Au/TiO2-A催化剂中Au颗粒尺寸小于6nm时，愈创木酚加氢生成邻苯二酚与甲烷。反应路径(1)为愈创木酚在Au/TiO2-A上加氢脱氧的主反应路径。
以苯二酚加氢为探针反应，深入剖析Au/TiO2-A催化剂的催化功能及其协同作用。苯二酚中羟基的位置对Au/TiO2-A催化性能有重要影响，即邻苯二酚加氢脱氧生成苯酚（邻苯二酚转化率24％），对苯二酚反应产物为对苯醌、环己醇、环己烷等（对苯二酚转化率57％），而间苯二酚完全不反应。在相同反应条件下(3.0MPa H2初始压力和280℃条件下反应3h)，γ-Al2O3、SiO2及TiO2-R载体制备的Au催化剂均不能够催化对苯二酚加氢反应。以对苯醌为原料的探针反应结果进一步证实，对苯醌是Au/TiO2-A催化对苯二酚加氢反应中起到关键作用的中间产物，对苯二酚在Au/TiO2-A催化剂上可能的加氢反应路径为:对苯二酚首先脱氢生成对苯醌，对苯醌中的C=C、C=O双键逐步加氢饱和生成1，4-环己二醇，再经过醇脱水、烯烃加氢等一系列反应最终生成环己烷。结合实验及表征结果，提出了Au/TiO2-A催化剂上的四种催化功能:(1)TiO2-A表面氧空位的加氢脱氧功能，如邻苯二酚加氢脱氧生成苯酚;(2)TiO2-A表面及Au颗粒与载体界面附近的脱氢功能，如对苯二酚脱氢生成对苯醌;(3)Au颗粒的加氢功能，如C=C及C=O双键加氢;(4)TiO2-A表面及Au颗粒与载体界面处的脱水功能，如环己醇脱水生成环己烯。Au/TiO2-A在对苯二酚加氢反应中的催化性能是功能(2)、(3)和(4)协同作用的结果。
以锐钛矿型TiO2（TiO2-A）、金红石型TiO2(TiO2-R)、γ-Al2O3及活性炭(AC)为载体制备了Au负载催化剂，并应用于愈创木酚加氢脱氧反应。XPS、TEM及XRD表征结果表明，负载的Au以金属态纳米颗粒形式存在;负载Au后的载体结构没有明显变化。载体对Au催化剂在愈创木酚加氢脱氧反应中的催化性能有重要影响:所采用的四种载体中，只有以TiO2-A制备的Au/TiO2-A加氢脱氧性能明显提高，而其它三种载体负载Au后并没有提高催化剂加氢脱氧能力。采用TiO2-A制备的Au/TiO2-A催化剂在3.0MPa H2初始压力和300℃条件下反应3h，愈创木酚的转化率为67％，苯酚、甲酚等部分加氢脱氧的酚类化合物的选择性达到96％以上，产物中未出现环己烷等苯环饱和化合物。TiO2-R、γ-Al2O3制备的Au催化剂的愈创木酚催化产物与各自空白载体的产物基本相同，即以邻苯二酚及甲基邻苯二酚等甲基转移产物为主。具有催化惰性的活性炭负载Au颗粒后无加氢脱氧性能，说明Au纳米粒子自身不能完成愈创木酚加氢脱氧反应。
Au/TiO2-A催化剂随着焙烧温度(350℃～650℃)升高，Au颗粒的尺寸逐渐增大，由2.7nm(350℃焙烧)增长至7.9nm(650℃焙烧);TiO2-A载体仍保持锐钛矿型结构，并存在氧缺陷空位;Au颗粒尺寸增加会降低Au/TiO2-A催化活性并影响愈创木酚反应路径;适当提高氢气压力(1.0MPa～5.0MPa)和反应温度(250℃～330℃)，能够提高愈创木酚转化率，但对苯酚类产物的选择性影响不大;水能够抑制愈创木酚在Au/TiO2-A上的加氢脱氧反应;Au/TiO2-A重复使用3次，其催化性能基本不变。愈创木酚在Au/TiO2-A催化剂上存在三种可能反应路径:(1)愈创木酚与苯酚类化合物发生双分子甲基转移生成邻苯二酚与甲酚类化合物，邻苯二酚进一步加氢脱氧生成苯酚;(2)愈创木酚直接脱甲氧基生成苯酚及甲醇;(3)除了前两个反应路径，当Au/TiO2-A催化剂中Au颗粒尺寸小于6nm时，愈创木酚加氢生成邻苯二酚与甲烷。反应路径(1)为愈创木酚在Au/TiO2-A上加氢脱氧的主反应路径。
以苯二酚加氢为探针反应，深入剖析Au/TiO2-A催化剂的催化功能及其协同作用。苯二酚中羟基的位置对Au/TiO2-A催化性能有重要影响，即邻苯二酚加氢脱氧生成苯酚（邻苯二酚转化率24％），对苯二酚反应产物为对苯醌、环己醇、环己烷等（对苯二酚转化率57％），而间苯二酚完全不反应。在相同反应条件下(3.0MPa H2初始压力和280℃条件下反应3h)，γ-Al2O3、SiO2及TiO2-R载体制备的Au催化剂均不能够催化对苯二酚加氢反应。以对苯醌为原料的探针反应结果进一步证实，对苯醌是Au/TiO2-A催化对苯二酚加氢反应中起到关键作用的中间产物，对苯二酚在Au/TiO2-A催化剂上可能的加氢反应路径为:对苯二酚首先脱氢生成对苯醌，对苯醌中的C=C、C=O双键逐步加氢饱和生成1，4-环己二醇，再经过醇脱水、烯烃加氢等一系列反应最终生成环己烷。结合实验及表征结果，提出了Au/TiO2-A催化剂上的四种催化功能:(1)TiO2-A表面氧空位的加氢脱氧功能，如邻苯二酚加氢脱氧生成苯酚;(2)TiO2-A表面及Au颗粒与载体界面附近的脱氢功能，如对苯二酚脱氢生成对苯醌;(3)Au颗粒的加氢功能，如C=C及C=O双键加氢;(4)TiO2-A表面及Au颗粒与载体界面处的脱水功能，如环己醇脱水生成环己烯。Au/TiO2-A在对苯二酚加氢反应中的催化性能是功能(2)、(3)和(4)协同作用的结果。