论文部分内容阅读
松香是一种自然界中存在的天然树脂,也是宝贵的化工原料。其主要成分是枞酸型树脂酸,枞酸型树脂酸化学性质活泼,可进行多种化学反应生成各类工业原料。工业上氢化松香一般由松香加氢制得,广泛应用于胶粘剂、合成橡胶、涂料、油墨等领域,研究和制备高性能的催化剂用于松香加氢,对松香深加工利用具有重要意义。石墨烯是一种新型二维材料,具有高比表面积、易分散、高机械性能和热稳定性等特点,化学方法制备的石墨烯表面会存在一些碳空位和未被还原的含氧基团,不利于电子迁移,但在催化领域石墨烯材料方面具有独特的性能,而石墨烯与纳米粒子进行复合能够有效的减弱石墨烯层间的π-π堆叠,从而使其不易团聚,纳米粒子与其也有协同耦合作用,有利于制备分散性高催化性能好的催化剂。通过修饰或复合可使单一的石墨烯变得多样化,这些都使得石墨烯成为优秀的载体材料。因此本文采用化学还原法在微波辅助下制备了Ni-B/rGO复合催化剂用于松香催化加氢。具体实验结论如下:（1）采用改良的Hummers法制备出了氧化石墨烯,在微波辅助下采用一步化学还原法制备了镍-硼/还原氧化石墨烯（Ni-B/rGO）复合催化剂。通过单因素实验和正交实验得到最优的制备条件为:Ni/B摩尔比为1:5、制备温度70℃、硼氢化钠溶液pH=11、GO与Ni质量比1:7。通过分析FT-IR图、XRD图、TEM图,可以证明成功制备了氧化石墨烯,通过滴加硼氢化钠可以将氧化石墨烯还原为还原氧化石墨烯,通过XRD、TEM、XPS等表征手段,可以得知,成功将Ni-B与rGO复合,成功制备出Ni-B/rGO复合催化剂。（2）上述最佳制备条件得到的催化剂应用于松香催化加氢反应,并通过单因素和BDD响应曲面法对松香催化加氢的条件进行优化,得到最优的制备条件为:反应温度为200℃、反应压力为4.5MPa、反应时间4h、催化剂用量为原料松香的5%wt。进行了三次重复性实验,得到了松香催化加氢的平均转化率为99.72%,并用该催化剂连续使用7次后,仍有较高活性。反应后得到的氢化松香达到国家普通氢化松香特级标准（根据GB/T 14020─2006）。（3）采用气相色谱、气相-质谱联用仪对加氢产物进行定性定量分析,采用FT-IR、XRD、TEM和XPS对催化剂进行表征,证明了成功合成出Ni-B/rGO复合催化剂,根据TEM、XPS等表征结果可以看出,Ni-B/rGO复合催化剂比Ni-B纳米合金分散性要好;催化剂失活原因有:活性组分Ni0氧化为Ni2+;失活催化剂分散性较差,出现部分团聚;在多次反应后的催化剂在HRTEM中能看到边缘晶化。