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甘油催化氢解制备正丙醇是一条用来源于生物柴油的副产物制备高附加值精细化学品的新途径。研发这样一条高效催化转化的途径,不但可以降低生物柴油的生产成本,提高综合经济效益,还可以解决甘油过剩问题,延伸生物柴油产业链。这提高了生物柴油绿色产业的整体竞争力,具有广阔的应用前景。 本课题设计出了环境友好的两段法催化体系用于甘油氢解制备正丙醇的反应,反应以水作溶剂,通过连续流动固定床反应器进行反应。首先采用沉淀法制备了无定型的磷酸锆催化剂以及负载型金属催化剂。通过X射线衍射、热重分析、氮气物理吸附、吡啶红外、透射电镜对催化剂进行了一系列表征。第一段使用磷酸锆催化剂催化甘油脱水制丙烯醛,第二段则使用负载型金属催化剂催化丙烯醛加氢制取正丙醇。主要研究了第二段催化剂的金属种类、载体的酸性对催化性能的影响,试图理解催化剂的结构、酸性与其活性之间的关系。研究表明,以磷酸锆为第一段催化剂,钌负载的二氧化硅为第二段催化剂,甘油可完全转化,正丙醇选择性高达77%,催化剂在80h时间段内反应没有明显失活。研究结果进一步表明:合适的比表面积和孔结构兼具合适的酸强度有助于提高催化剂的催化性能,同时适当的反应温度和反应压力能够提高正丙醇的产率。而失活的催化剂可以通过在空气中焙烧而实现再生,再生后的催化剂可以继续反应长达100h。 同时也探讨了用磺化苯基磷酸锆杂化材料为催化剂载体,然后负载钌的催化剂应用于甘油氢解反应,在间歇式反应釜中,一锅法催化甘油氢解直接制取丙醇。在最佳的反应条件下,甘油的转化率和催化剂的选择性都处于较高水平,但是可能由于催化剂的热稳定性较差,导致催化剂循环效果不好,还需要后续深入的研究工作。