论文部分内容阅读
1,2-丙二醇（1,2-PDO）是一种非常重要的化工原料。主要用作生产不饱和树脂、环氧树脂、聚氨酯树脂等的中间体,因其毒性较小,在食品、医药、化妆品和其它卫生制品领域也有广泛应用。近几年,对1,2-PDO的需求量日益增加。并且,随着不饱和聚酯树脂生产的快速发展,可以预见,其需求量还会进一步增大。 目前1,2-PDO主要采用环氧丙烷直接水合法制备。直接水合通常采用较大的水比,因而产物液中水含量高,产物分离、提纯能耗高,并且反应条件较苛刻,设备投资大;而传统的硫酸作催化剂的水合法,虽然反应温度较低,但其精制过程较复杂,对环境造成一定的污染。因此,开发新型环境友好的1,2-PDO制备工艺以替代以环氧丙烷为原料的石油化工路线,具有良好的工业应用前景。乳酸（α-羟基丙酸）可以利用农作物下脚料等可再生能源通过发酵法制得,利用乳酸催化加氢生成1,2-PDO,该法不仅原料是可再生资源,且加氢反应对环境影响很小,因而是一条绿色环保的制备1,2-PDO的新型路线。但该路线的关键和难点就是高效加氢催化剂的研发。众所周知,酯的羰基不活泼,酯加氢制备醇一般需要在高温、高压等较为苛刻的条件下进行。但对于乳酸酯来讲,分子中同时含有活泼基团羟基,在高温高压下容易发生脱水、聚合等一些副反应,降低对1,2-PDO的选择性。对于该反应的催化剂,虽有一些专利报道,但很少有关于催化剂及反应的深入系统的研究。所以,开发一种新的高效催化剂,使乳酸乙酯能在较温和的条件下加氢生成1,2-PDO,在此基础上进行催化剂构效关系的研究,探索反应本质,具有重要的现实意义和理论意义。非晶态催化剂因为结构上具有长程无序、短程有序和高度配位不饱和等特性,目前已被成功地用于许多反应体系中,显示了良好的催化性能,这为温和条件下的乳酸乙酯加氢反应提供了可能。另一方面,一些新型碳材料与具有规整孔道结构的介孔分子筛作为性能优良的催化剂载体己引起催化界的广泛关注,在一些反应中表现出了良好的性能,有望作为催化剂的载体进一步提高催化剂的反应性能。 在充分文献调研的基础上,本论文选择对羰基加氢具有较高活性的Ru为加氢催化剂的主要活性组分,采用改进的化学还原法制备了非晶态Ru基催化剂用于乳酸乙酯加氢反应。采用ICP、BET、in situ XRD、TEM、XPS、H2-TPD以及FT-IR等多种表征手段及液相催化加氢反应装置,系统研究了催化剂的制备方法、助剂添加、载体类型等对催化剂组成、表面结构及电子性质、热稳定性以及H2吸附性能和乳酸乙酯加氢反应性能的影响,对催化剂构效关系进行了分析和讨