化石资源过度消耗引起的能源危机和环境问题逐渐引起人们的重视，并促使研究者迫切的寻找清洁的可再生能源。生物质是自然界中唯一可再生的碳资源，在制备燃料和化学品方面具有替代化石资源的潜力。葡萄糖作为纤维素的单体，是自然界中最丰富的生物质平台分子。因此葡萄糖的催化转化在生物质资源的开发利用中起重要的作用。葡萄糖的催化转化涉及众多的反应，如氢解、脱水、氧化、重整、齐聚等。在这些催化反应中，加氢氢解能选择性的断裂葡萄糖中的C-C/C-O键，并脱除多余的氧原子，将葡萄糖转化为液体燃料和高附加值的化学品。葡萄糖水相加氢氢解还能避免生物质转化过程中的重多缺陷。如，原料输送、间歇式操作、结焦、有机溶剂的使用、以及环境污染等问题。金属位点和酸碱位点的性质以及二者之间的协同作用对葡萄糖氢解活性及产物选择性起重要作用。然而，目前葡萄糖氢解多采用过渡金属-矿物质酸/碱助剂的催化体系，在间歇反应器中进行。工艺路径经济性差、环境污染严重、葡萄糖氢解产物复杂、以及选择性低是葡萄糖氢解路径面临的主要挑战。尤其是不同过渡金属的性质、固体氧化物的酸碱性质对葡萄糖氢解活性和选择性的影响的系统研究均未见报道。　　针对这些问题，本课题采用清洁的水作为溶剂，并设计研发了多功能的非均相催化剂，旨在以葡萄糖为原料直接氢解制备高附加值化学品和液体燃料。本文系统的对比研究了不同过渡金属对葡萄糖的C-C/C-O键氢解活性和选择性的影响。通过对不同金属氧化物负载的铜催化剂上葡萄糖氢解性能的考察，以及对催化剂的结构、表面酸碱性质及表面物种状态的表征，研究了金属氧化物的酸碱性质以及与活性金属的相互作用对催化剂性质以及葡萄糖氢解活性和选择性的影响。在此基础上，针对过渡金属的葡萄糖氢解特性以及金属氧化物酸碱性对产物选择性的影响，通过添加酸性助剂，设计研发了稳定高效的金属-酸双功能催化剂，实现了葡萄糖的选择性转化。通过对助剂结构的精确控制，深入研究了助剂对葡萄糖氢解的促进机理，为催化剂的进一步改进提供了理论依据。论文的主要研究内容和结果如下:　　1.采用初湿浸渍法制各了活性炭(AC)负载的不同过渡金属催化剂。Pt、Pd、 Rh、Ru、Ir的负载量为2 wt％（质量分数），Cu、Ni的负载量为5 wt％。BET结果表明AC具有较大的比表面积(～1000 m2/g)。大比表面的AC能够对过渡金属起到很好的分散作用。同时，金属与AC之间弱的相互作用不会引起过渡金属化学性质的显著变化，有利于研究金属加氢氢解的本征活性。在80-180℃的温度范围内系统研究了不同过渡金属催化葡萄糖加氢氢解的活性和选择性。反应后的气相和液相主要包含三类产物，即多元醇、呋喃衍生物、烷烃。产物中包括生产液体燃料和高附加值的化学品的重要组分，如山梨醇、1，2-丙二醇、乙二醇、2，5-二甲基呋喃、2，5-二甲基四氢呋喃和正己烷等。不同的金属对产物表现出不同的选择性。在180℃、4 MPa的加氢条件下，Ru/C催化剂的葡萄糖加氢产物为C1产物;Pd/C催化剂主要是C2和C3产物;而Pt/C催化剂上C6产物的选择性最高。不同金属对于葡萄糖分子中C-C和C-O键、环上C=C双键和C-O-C键的加氢氢解能力也不同。Pt/C催化剂具有最弱的C-C和C-O键氢解活性。Ru/C的C-C和C-O键氢解活性最高，同时，它对葡萄糖上C-O-C键的低温加氢活性最高。Cu/C表现出较弱的呋喃环上C=C双键加氢活性。通过不同过渡金属上产物的碳数分布发现，葡萄糖在Ru上的C-C键断键主要发生在碳链的端位，而在其他金属上主要是中间的C-C键断裂。总结了葡萄糖氢解在不同过渡金属上的反应路径。　　2.具有不同酸碱性和金属-载体相互作用的金属氧化物将会影响催化剂的性质和葡萄糖氢解性能。因此，本部分工作选择具有不同表面性质的γ-Al2O3、 MgO、ZrO2、TiO2、及SiO2作为载体，以Cu金属为加氢氢解活性金属，研究不同金属氧化物载体对葡萄糖氢解性能的影响。通过BET、XRD、NH3-TPD、CO2-TPD、Py-FTIR、N2O解离吸附、CO-FTIR表征了铜基催化剂的物理化学性质。不同载体对Cu具有不同的分散度，同时，还影响着葡萄糖分子中C-C/C-O键断键的活性。Cu/γ-Al2O3催化剂含有丰富的酸碱位和高的Cu分散度，它能够通过催化逆羟醛缩合反应、异构、脱水和中间体的加氢等基元反应促进C-C和C-O键的选择性断键，使得丙二醇是最主要的产物。在Cu/ZrO2和Cu/MgO催化剂上金属位点和碱性位点的协同作用能够促进C-C键断键和不饱和中间体的加氢，导致甘油的选择性较高。Cu/SiO2催化剂表面呈现中性的特征，葡萄糖中C-C或C-O键断键能力较弱，导致液相产物中山梨醇的选择性较高。Cu/TiO2催化剂中Cu分散度较低，加氢能力不足，导致葡萄糖及反应中间产物容易发生聚合。最后考察了金属含量、温度、氢压等工艺条件对葡萄糖氢解性能的影响。　　3.通过第二部分的工作，发现酸性位点能够促进C-O键的断裂，从而脱除多余的氧原子，获得如1，2-丙二醇、乙二醇等高附加值的化学品。结合对金属活性的考察可知，Pd金属特殊的C-C/C-O键氢解活性有利于葡萄糖向1，2-丙二醇转化。因此，本部分选择酸量和酸性均可调节的WOx作为助剂，采用分步浸渍的方法设计了不同WOx含量的Pd-WOx/Al2O3催化剂，考察了金属-酸位点的协同作用及WOx助剂对催化剂的理化性质及葡萄糖氢解制备1，2-丙二醇的影响。WOx在催化剂表面的密度分别为0、0.3、0.6、1.0、2.1、3.1 Wnm-2。在0.3-2.1 Wnm-2范围内WOx主要以高分散的WOx物种例如扭曲的单个WO4和齐聚WOx物种存在。而在Pd-WOx(5％)/Al2O3催化剂上WOx主要以扭曲的单个WO4物种存在。在W的密度升高到3.1 Wnm-2时，WOx主要以聚合态物种存在。随着W密度的增加，Pd金属的比表面积降低同时酸量增加。新增加的Lewis酸性位点由单个WO4和齐聚的WOx物种提供，而Br(o)nsted酸性位点只存在聚合态的WOx物种上。Lewis酸能够促进葡萄糖向果糖的异构，而葡萄糖和果糖之间的异构反应是葡萄糖向1，2-丙二醇转化的中间步骤。金属位点能够催化C=O双键的加氢和C-C键的氢解反应，从而能够避免在催化剂上发生结焦。1，2-丙二醇的选择性强烈依赖于金属位点和Lewis酸位点的协同，然而，Br(o)nsted酸对1，2-丙二醇产物没有任何贡献。特别是，Pd-WOx(5％)/Al2O3催化剂拥有Lewis酸和金属位点的最佳平衡，当葡萄糖的转化率为92.2％时，1，2-PDO的选择性达到60.8％。催化剂的寿命超过200 h。　　4.由上面的工作可知，WOx对葡萄糖氢解制备1，2-丙二醇表现出较高的选择性，因此WOx的作用值得我们深入研究。通过上面的研究，得出了WOx的结构和性能的构效关系。然而，WOx表面W的价态的作用尚不清楚。考虑到反应过程的经济性，选择同样对1，2-丙二醇有较高选择性的Cu金属作为加氢活性金属，设计了一系列Cu-WOx/Al2O3催化剂。通过对WOx含量的调变使得WOx只以WO4结构存在，而这一结构能够只提供更多的Lewis酸性位点。结果显示，单个WO4物种上W6+能够和葡萄糖形成复合物，然后促进葡萄糖向果糖的异构。单个的WO4物种对铜位点还具有覆盖、分散和电子作用，导致铜位点更加稳定以及在Cu-WOx/Al2O3表面提供合适量的加氢位点。Lewis酸性位点和铜表面积之间的比率和1，2-丙二醇选择性之间的构效关系显示，葡萄糖向1，2-丙二醇的氢解遵循双功能反应路径。双功能路径包含在Lewis酸和金属位点上的反应。而且，在Cu-WOx(0.8)/Al2O3上获得1，2-丙二醇的选择性达到55.4％。