【摘 要】
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随着化石能源的日益消耗,全球未来将面临着重大的能源和环境问题。木质素因其具有储量丰富、可再生性且分子中碳氢含量与石油相近等特点,未来可作为有效的替代能源。因此木质素的催化加氢脱氧的研究对木质素的利用具有重要意义。此外,通过木质素进行先加氢饱和再脱氧的反应过程可以实现产物与水的有效分离,降低生产成本。本论文以愈创木酚为模型化合物,以负载型镍为催化剂,研究愈创木酚进行先加氢再脱氧反应的可行性以及反应规
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随着化石能源的日益消耗,全球未来将面临着重大的能源和环境问题。木质素因其具有储量丰富、可再生性且分子中碳氢含量与石油相近等特点,未来可作为有效的替代能源。因此木质素的催化加氢脱氧的研究对木质素的利用具有重要意义。此外,通过木质素进行先加氢饱和再脱氧的反应过程可以实现产物与水的有效分离,降低生产成本。本论文以愈创木酚为模型化合物,以负载型镍为催化剂,研究愈创木酚进行先加氢再脱氧反应的可行性以及反应规律。采用愈创木酚为原料,考察工艺条件对Ni/γ-Al2O3催化剂加氢活性的影响以及氢气在脱氧过程中的作用。结果表明:反应温度和空速是影响Ni/γ-Al2O3催化剂加氢活性的主要因素,反应温度在120-200℃范围内,愈创木酚主要进行加氢饱和反应,产物为邻甲氧基环己醇。反应温度大于200℃时,愈创木酚主要进行加氢脱氧反应,产物主要为环己烷。当愈创木酚进行先低温加氢饱和,再非临氢脱氧反应时,主要反应产物为环己烯或苯,且产率随温度升高逐渐增大。采用不同预处理方式(还原、硫化、磷化)制备负载型镍基催化剂,以愈创木酚为原料进行加氢脱氧反应的研究,同时探索其反应路径。研究结果发现:Ni2P/γ-Al2O3、Ni/γ-Al2O3催化剂上愈创木酚的HDO反应路径为愈创木酚先加氢饱和,转化为2-甲氧基环己醇和环己醇,再脱氧生成环己烷等物质;Ni S/γ-Al2O3催化剂上的HDO反应路径为愈创木酚先进行直接氢解脱氧生成酚类和苯等产物,部分产物苯环加氢饱和转化为环己烷。相同条件下(如320℃、3MPa、2h-1、氢油体积比为300),Ni2P/γ-Al2O3催化剂催化愈创木酚加氢脱氧生成饱和烃的效果更好,烃类选择性为92.82%;Ni/γ-Al2O3催化剂次之,为83.94%;Ni S/γ-Al2O3催化剂最差,为36.36%。采用分步浸渍制备Ni2P/Nb2O5-Al2O3催化剂,考察了Nb2O5的负载量对催化剂Ni2P/γ-Al2O3催化剂的加氢脱氧活性的影响。研究结果表明:适量Nb2O5的引入,可以增大催化剂的孔径,提高催化剂的弱酸或强酸量。Nb2O5的引入影响Ni2P/γ-Al2O3催化剂对愈创木酚的催化活性,高负载量的Nb2O5能对Ni2P/γ-Al2O3催化剂脱氧性有一定的促进作用;而低负载量时,则对愈创木酚在Ni2P/γ-Al2O3催化剂上的反应产生抑制作用。
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