【摘 要】
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不饱和醛选择加氢是合成不饱和醇、饱和醛和醇的重要方法。本文以2-乙基-2-己烯醛(异辛烯醛)选择加氢合成2-乙基己醛(异辛醛)为模型反应,基于钯碳催化剂载体表面氧化处理和原位氮掺杂改性进行高性能催化剂的制备,并研究催化剂在不饱和醛选择加氢反应中的构效关系。首先采用硝酸对活性炭载体表面进行氧化改性处理,然后负载钯制备得到Pd基催化剂并用于异辛烯醛碳碳双键选择加氢。研究发现,载体经过氧化改性处理后,催
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不饱和醛选择加氢是合成不饱和醇、饱和醛和醇的重要方法。本文以2-乙基-2-己烯醛(异辛烯醛)选择加氢合成2-乙基己醛(异辛醛)为模型反应,基于钯碳催化剂载体表面氧化处理和原位氮掺杂改性进行高性能催化剂的制备,并研究催化剂在不饱和醛选择加氢反应中的构效关系。首先采用硝酸对活性炭载体表面进行氧化改性处理,然后负载钯制备得到Pd基催化剂并用于异辛烯醛碳碳双键选择加氢。研究发现,载体经过氧化改性处理后,催化剂的加氢活性明显提升。在80°C、2 MPa反应条件下,采用浓硝酸,70°C处理6 h后,异辛烯醛转化率与选择性可分别达到98.2%和96.7%。研究表明,氧化改性方法成功地在活性炭表面引入含氧官能团(OCGs),OCGs能够增强钯与载体之间的相互作用,防止钯在高温还原条件下的团聚,进而提高钯的分散度。丙醛吸脱附实验结果间接证明载体的OCGs会与反应物分子的醛基之间形成氢键,增强反应物分子在催化剂表面的富集,促进反应物与钯的接触,提高催化剂催化异辛烯醛加氢反应速率。分别以酚醛树脂和三聚氰胺为碳源和氮源,采用高温热解法制备氮掺杂碳材料,再通过静电吸附法负载金属钯,考察氮掺杂对Pd/C催化剂催化异辛烯醛选择加氢反应的作用机制。研究表明,当钯和氮的含量分别为0.5 wt.%和1 wt.%时,催化活性是未氮掺杂催化剂的1.4倍。结合表征分析发现,氮掺杂后载体的比表面积显著降低,进而降低了钯的分散度。但是,氮掺杂会提高金属钯表面电子云密度,提高催化剂对H2的吸附活化能力,从而显著提高催化剂的催化活性。而过量的氮掺杂则会因钯分散度的急剧降低导致活性位点减少,不利于催化反应的进行。此外,研究发现,适当提高反应H2压力会促进加氢反应,但是压力过高则会导致活性的降低,这进一步说明钯催化剂上存在不饱和醛和氢气的竞争吸附作用,过高的氢气压力造成活性金属位点被H2过度占据,不利于不饱和醛的碳碳双键的吸附活化,从而抑制了不饱和醛的催化加氢反应。以上研究成果对于不饱和醛的选择加氢催化剂的设计和制备具有较高的指导意义和应用价值。
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