NiCu/MgO及Pt/CNTs上葡萄糖催化转化性能

来源 :大连理工大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:cau_hechun1
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葡萄糖作为生物质的基本结构单元,将其转化为高附加值化学品具有非常重要的现实意义,葡萄糖的选择氢解或氧化是具有潜在应用前景的转化路径。本论文研究了固体碱MgO负载的铜镍双金属催化剂上葡萄糖氢解性能,对1,2-丙二醇、乙二醇等低碳多元醇的生成表现出了优异的性能。此外,初步探究了Pt/CNTs催化葡萄糖脱氢制葡萄糖酸盐和氢气的反应性能。首先采用共沉淀法制备了不同Ni/Cu比的NiCu/MgO双金属催化剂,并通过N2物理吸附、X射线衍射(XRD)、X射线光电子能谱(XPS)、程序升温还原(H2-TPR)等方法对NiCu/MgO催化剂进行了表征。结果表明,Cu、Ni之间的协同作用降低了NiCu/MgO催化剂的还原温度;NiMgO2固溶体的形成抑制了其表面镍物种的还原;焙烧温度的增加,促使CuO颗粒的团聚和表面更多的Ni元素进入NiMgO2固溶体,从而导致催化剂表面的金属含量和Ni0/(Cu0+Cu+)原子比以及MgO载体碱性的降低。以葡萄糖氢解反应为探针反应,考察了Ni/Cu比、焙烧温度、H2压力、反应温度、反应时间等因素对NiCu/MgO催化性能的影响。相对于Cu/MgO和Ni/MgO单金属催化剂,NiCu/MgO双金属催化剂对葡萄糖氢解生成C2-C4和1,2-丙二醇具有较高的催化活性,这与铜、镍之间的协同作用有关;当Ni/Cu=1/4时,1,2-丙二醇和C2-C4的收率达到最大,分别为23.4%和46.9%;葡萄糖氢解最佳的反应条件是压力为6 MPa,第一段温度为413 K,时间为2 h,第二段反应温度493 K,反应时间5 h。反应后NiCu/MgO催化剂的表征结果表明,氢解反应过程中MgO载体与水作用导致其分解,出现Mg的流失。循环实验结果表明,葡萄糖氢解反应是由载体MgO和催化剂的活性组分(Ni和Cu)共同作用的结果。此外,采用浸渍法、乙二醇还原法、尿素沉淀法制备了2 wt% Pt/CNTs催化剂,以葡萄糖脱氢反应为探针,考察制备方法、葡萄糖的构型、浓度、溶剂等因素对Pt/CNTs催化性能的影响。研究表明,尿素沉淀法制备的2 wt% Pt/CNTs催化剂具有较高的脱氢活性;L-葡萄糖的存在抑制了Pt/CNTs催化剂的脱氢活性;D-葡萄糖脱氢反应存在溶剂效应。这为后续的葡萄糖脱氢反应的工业化应用提供了实验依据。
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