负载型IR-Fe催化剂的巴豆醛加氢性能的研究

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α,β-不饱和醇及其衍生物在医药、香精和精细化学品等工业中有重要的应用,通常由α,β-不饱和醛选择性加氢来制得。但是,在α,β-不饱和醛中存在着共轭的C=C键和C=O键,而C=C键的键能(615 k J·mol-1)小于C=O键的键能(715kJ·mol-1),因此C=C键更容易发生加氢反应。工业上制备α,β-不饱和醇常使用还原剂(如硼氢化钠和LiAlH4)直接氢化α,β-不饱和醛,但是这样做会使产物不容易分离以及造成环境的污染。近年来,随着绿色催化产业的发展,越来越多的催化技术被发明以及应用,选择合适的绿色催化剂使得α,β-不饱和醛在制备α,β-不饱和醇的过程中可以减少废料的产生、减轻环境的污染以及使产物容易分离,因此,多相催化在制备α,β-不饱和醇的过程中有着广泛的应用,也有着重要的研究价值。本文通过巴豆醛的选择性加氢反应研究了Ir/Fe催化剂的催化活性和规律,通过以下三个方面展开:  1.不同载体对Ir/Fe催化剂选择性加氢性能的影响  本章主要研究了载体对Ir/Fe催化剂选择性加氢性能的影响,以及探讨了使得催化剂失活的可能原因。研究发现,随着载体的改变,催化剂的活性也相应地发生改变。当载体为MCM-41或SBA-15时,催化剂的初始活性很高,但是两个催化剂很快地失活,当载体为SiO2时,虽然催化剂的初始活性不高,但是失活率很低,此时巴豆醇的选择性最高,为88%。产生这种情况的原因可能是载体MCM-41和SBA-15为介孔结构,比表面积较大,使得Ir物种和Fe物种的接触率下降,Ir-FeOx界面降低,也可能是由于二者的孔道较细,反应中有机物堵塞孔道所致。  2.载体SiO2的焙烧温度对Ir/Fe/SiO2催化剂选择性加氢性能的影响  本章研究了载体SiO2的焙烧温度对Ir/Fe/SiO2催化剂选择性加氢性能的影响,同时对催化剂的比表面积以及内部结构进行剖析。研究发现,当载体SiO2在700℃焙烧时制备的催化剂的巴豆醛转化率和巴豆醇选择性都最好,转化率稳定在51%左右,选择性稳定在90%。而载体SiO2在900℃焙烧时制备的催化剂的巴豆醛转化率和巴豆醇选择性最差,转化率稳定在10%左右,选择性稳定在80%。出出现这种情况的原因可能是,随着焙烧温度的升高,载体的比表面积逐渐减小(700℃焙烧后,SiO2的比表面积变为294.2 m2/g,900℃焙烧后比表面积变为3.982 m2/g),使贵金属上的活性位点减少,从而影响催化剂的活性。  3.焙烧气氛对Ir/Fe/SiO2催化剂选择性加氢性能的影响  本章研究了焙烧气氛对Ir/Fe/SiO2催化剂选择性加氢性能的影响,研究发现,N2气氛中焙烧的Ir/Fe/SiO2催化剂的初始活性很高,可以达到98%,但是反应10h后降到52%存在失活现象,而O2气氛中焙烧的催化剂没有明显的失活,稳定在50%左右,但是经过N2焙烧的催化剂的巴豆醇选择性(65%)却是明显低于O2焙烧的催化剂(88%)。产生这种情况的原因可能是,催化剂表面存在有机物并且不能焙烧除去的缘故。
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