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煤、石油、天然气等化石资源是当今人类利用的主要能源,面临不可再生、逐渐枯竭的危机;生物柴油是一种可再生资源,可以作为化石燃料的主要替代品。采用脂肪酸甘油酯与醇的酯交换技术制备生物柴油的过程中,会产生大量的副产物——甘油。因此,实现甘油的高附加值转化可以提高生物柴油产业的综合经济效益。甘油氧化反应可以获得大量精细化学品(如:甘油酸GLYA、二羟基丙酮DHA、丙醇二酸TTA、乙醇酸GLYCA、草酸OXA和甲酸FA),已引起研究者的广泛关注。在甘油选择性氧化反应中,负载于碳或氧化物的贵金属(Au、Pb和Pd)纳米催化剂扮演了重要角色。其中,Au基催化剂具有甘油酸选择性高、耐高氧气压力等优势,但同时存在如下问题和不足:(1)难以调控负载型金基催化剂金属载体相互作用强度,从而提升催化活性;(2)缺乏对于负载型金催化剂活性位结构的认识和构效关系的揭示,从而限制了高性能催化剂的结构设计。针对上述问题,本论文基于水滑石(LDHs)材料的层板化学组成M2+/(M3++M2+)可调性、层板阳离子种类可调性和结构拓扑转变性,制备了复合金属氧化物负载金纳米催化剂(Au/Ni3Al-MMO、Au/Co3Al-MMO和Au/Mg3Al-MMO),实现了对甘油高效选择性氧化。基于催化性能实验和多种表征测试,确认了金属-载体界面位点(Auδ+-Ov)为催化剂的活性位点:缺电子的Auδ+促进了决速步α-C-H键的断裂,载体氧空位Ov吸附活化氧气分子。同时,确立了催化剂结构与反应性能之间的构效关系,研究了甘油选择性氧化反应的机理。本论文为负载型金催化剂的设计、制备及催化性能调控提供了新思路,做了有益的实践探索。本论文的主要研究内容如下:1、复合金属氧化物负载型金催化剂Au/MMO的制备及其催化甘油液相氧化性能的研究采用尿素沉淀沉积法,在水滑石表面沉积Au得到催化剂前体(Au/LDHs),经焙烧还原制得复合金属氧化物负载Au纳米催化剂Au/MMO。通过调变水滑石层板金属阳离子的种类和比例,制备了一系列Au 基催化剂 Au/Ni3Al-MMO、Au/Co3A1-MMO 和 Au/Mg3Al-MMO。XRD和SEM证实了催化剂的成功合成,BET数据表明催化剂具有相似的比表面积(58-84 m2/g),TEM粒径统计显示了催化剂具有相近的Au粒径尺寸(3.8-4.3 nm)。在甘油选择性氧化反应中,Au/Ni3Al-MMO具有最佳的催化性能:甘油转化率为89.9%,甘油酸收率为57.8%,转化频率(TOF)为5914 h-1,TOF为当前报道的最高值。Au/Ni3Al-MMO在经历6次催化循环后,依然保持了优异的的催化活性和选择性。2、Au/Ni3Al-MMO催化甘油选择性氧化反应构效关系的研究基于上一章的工作内容,通过综合分析催化性能测试和多种表征实验,揭示了催化甘油选择性氧化反应的活性位点和构效关系,并研究了反应机理。X射线光电子能谱(XPS)、原位漫反射傅里叶变换红外光谱(in stiu DRIFTS)和原位拉曼(in stiu Raman)证实了金属载体界面处Au向载体氧空位转移电荷,生成了界面活性位点Auδ+-Ov,其浓度取决于金属载体相互作用的强度。采用原位FT-IR和同位素动力学实验(KIE)相结合的研究方法,验证了缺电子Auδ+促进了速率控制步骤α-C-H键的断裂,而载体氧空位Ov活化氧气为超氧阴离子O2-。本论文工作为甘油选择性氧化反应催化剂的合理设计和制备提供了一定的理论指导。