木质素降解模型化合物愈创木酚及苯酚原位加氢制备环己醇

以Raney Ni为催化剂,研究了甲醇水相重整制氢与木质素降解模型化合物愈创木酚／苯酚加氢的耦合反应.考察了反应前冷压、反应温度、反应时间、物料配比等条件对木质素降解模型化合物原位加氢反应性能的影响,并对影响机制进行了讨论.结果表明,在反应温度为220 ℃、反应前冷压0 MPa(表压)、物料比水／甲醇／模型化合物为20∶5∶0.8的条件下,反应7 h后愈创木酚转化率与环己醇选择性分别达99.00％和93.74％,反应12 h后苯酚的转化率与环己醇选择性分别达90.50％和99.29％.采用原位加氢反应,木质素降解的酚类模型化合物转化率和选择性明显优于外部供氢反应的转化率和选择性,同时,避免了外部供氢反应存在的氢气制备、储存、传输及加氢条件苛刻等问题,为木质素解聚产物制备化工品提供了新思路与实验基础.     

PVP-NiB非晶态催化剂的制备和催化苯酚及其衍生物加氢反应性能

以聚乙烯吡咯烷酮(PVP)为稳定剂,采用化学还原法制备了PVP-NiB非晶态催化剂,通过红外光谱、X射线衍射、透射电子显微镜和电感耦合等离子体光谱对催化剂进行了表征.结果表明,PVP不仅能够提高NiB纳米颗粒的分散度,而且对其起到稳定作用;将该催化剂首次应用于苯酚及其衍生物的催化加氢反应,在水相体系中,30°C及氢气压力0.2 MPa时,苯酚的转化率和环己醇的选择性都能够达到99.9%;酚类衍生物加氢反应结果发现,该催化剂有利于环己醇类物质的生成,初步考察了PVP-NiB非晶态催化剂的构效关系.     

磷酸铈对磷化镍催化苯酚转移加氢的促进作用

通过氢气原位程序升温还原法制备了一系列不同Ce/Ni摩尔比的CePO₄-Ni₃P及Ni₃P催化剂, 考察了其在苯酚催化转移加氢反应的催化性能. 研究了Ce/Ni摩尔比、 供氢溶剂、 反应温度和反应时间对催化剂性能的影响, 并初步考察了苯酚转移加氢的反应动力学. 研究结果表明, CePO₄的加入能显著提升体相Ni₃P催化苯酚转移加氢的转化率, 且Ce/Ni摩尔比为0.2时促进作用最显著; 在所考察的供氢溶剂中异丙醇展现出最好的性能; 使用CePO₄(0.2)-Ni₃P作为反应催化剂, 异丙醇作为供氢溶剂, 220 ℃下反应6 h, 苯酚转化率和环己醇选择性分别可达93.1%和92.0%.     

La-Ni-Mo-B非晶态催化剂的制备及其苯酚加氢脱氧催化性能

以NaBH4为还原剂采用化学还原法制备出La-Ni-Mo-B非晶态催化剂,用扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射(XRD)、电感耦合等离子发射光谱(ICP-AES)、X射线光电子能谱(XPS)等手段对催化剂进行表征,研究了助剂La对Ni-Mo-B催化剂催化性能的影响.结果显示,加入适量助剂La能显著减小催化剂粒径,增加Ni0含量,促进Mo6+还原生成Mo4+,但过量La会覆盖Ni0和Mo4+的活性位点.催化剂的高加氢活性主要归因于其非晶态结构和高Ni0含量,高脱氧活性主要归因于其高Mo4+含量.在苯酚的加氢脱氧(HDO)反应中,La-Ni-Mo-B非晶态催化剂催化苯酚HDO反应主要按照加氢-氢解的路径进行的,显著降低了产物中芳烃含量.通过优化反应条件,催化苯酚的转化率和脱氧率都可达到99.0%.高温下La-Ni-Mo-B非晶态催化剂失活的主要原因是非晶态结构的破坏.     

PVP-NiB非晶态催化剂的制备和催化苯酚及其衍生物加氢反应性能

以聚乙烯吡咯烷酮(PVP)为稳定剂,采用化学还原法制备了PVP-NiB非晶态催化剂,通过红外光谱、X射线衍射、透射电子显微镜和电感耦合等离子体光谱对催化剂进行了表征.结果表明,PVP不仅能够提高NiB纳米颗粒的分散度,而且对其起到稳定作用;将该催化剂首次应用于苯酚及其衍生物的催化加氢反应,在水相体系中,30°C及氢气压力0.2 MPa时,苯酚的转化率和环己醇的选择性都能够达到99.9%;酚类衍生物加氢反应结果发现,该催化剂有利于环己醇类物质的生成,初步考察了PVP-NiB非晶态催化剂的构效关系.     

铌改性纳米多孔钌催化愈创木酚选择性加氢研究

分别采用机械合金化法、真空电弧熔炼法和感应熔炼法制备了纳米多孔钌催化剂,并以愈创木酚选择性加氢反应评价催化剂活性,发现机械合金化法制备的催化剂活性高于传统熔炼法,且经金属铌改性后纳米多孔钌催化活性明显提高.反应温度180℃,初始氢气压力1MPa,催化剂用量10mg条件下,40min内愈创木酚高效转化为环己醇,收率达78.2%.采用SEM,XRD及XPS等方法对合金以及催化剂进行了表征.结果表明:金属组分间的电子转移作用越强,催化剂的活性越高.掺杂的铌金属促进了合金的非晶化过程,而且在金属表面以Nb_2O_5的形式存在,使得钌的价态提高,并由此提升催化活性.理论计算结果可知C—O键断裂生成苯酚的过程对催化剂结构敏感性较高,钌晶面活性Ru(100) Ru(101) Ru(002),高配位数晶面上更容易生成苯酚.     

Co/Al_2O_3催化褐煤衍生模型化合物的加氢脱氧制单体烃类化合物

以钴铝类水滑石(CoAl-LDH)为前驱体,经焙烧和氢气还原制备了Co/Al_2O_3催化剂。采用X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)和X射线光电子能谱(XPS)等表征手段研究了前驱体及催化剂的理化性质。以2-萘基醚为褐煤模型化合物,考察了Co/Al_2O_3催化其加氢脱氧制单体烃的性能。结果表明,Co/Al_2O_3-700催化剂具有最高的加氢脱氧活性,在温度250℃和氢气压力2 MPa反应条件下,反应90 min时2-萘基醚完全转化为单体烃(十氢化萘和四氢化萘)。2-萘基醚先加氢生成6,6′-氧代二(1,2,3,4-四氢萘),然后断裂C-O键生成四氢化萘和5,6,7,8-四氢-2-萘酚是主要反应路径。此外,Co/Al_2O_3-700对褐煤衍生苄醚和苯醚模型化合物加氢脱氧同样具有很高的催化活性。     

高分散 Ru/MMT 催化剂的制备及其催化喹啉加氢性能

 通过简单的离子交换法制备出高分散的蒙脱土 (MMT) 负载 Ru 催化剂, 采用 X 射线衍射、X 射线光电子能谱、程序升温还原和高分辨透射电子显微镜等手段对催化剂进行了表征. 结果表明, 金属 Ru 在蒙脱土层间高度分散, Ru 的平均粒径约 2 nm. 在喹啉加氢反应中, 该催化剂显示出很高的反应活性和选择性. 在 2 MPa 和 60 °C 的温和条件下, 以水为溶剂时, Ru/MMT 催化喹啉加氢生成 1,2,3,4-四氢喹啉的选择性高于 96.4%, 喹啉转化率达 99.2%. 当温度升高到 140 °C、压力增加到 3 MPa 时, 不需要补加催化剂就可以将喹啉一步加氢生成十氢喹啉, 选择性高达 98.1%.     

超临界甲醇中Ce/Cu/Zn/Al催化木质素制备酚类化合物的研究

采用共沉淀法制备Ce/Cu/Zn/Al催化剂,并将其应用于超临界甲醇中木质素的催化液化.考察单因素条件对木质素转化率和生成酚类的影响,得到最佳反应条件:反应温度320℃,反应时间120 min,催化剂用量150 mg,初始压力2 MPa,木质素的转化率达到67.33%,酚类产率达到30.84%.同时,以苯酚及愈创木酚为模型物,比较有无催化剂对液化产物分布或选择性生成的影响. Ce/Cu/Zn/Al催化剂的加入促进了甲醇的重整及其与模型化合物苯酚、愈创木酚的烷基化反应,从而生成了大量的烷基苯酚.     

原位合成氮掺杂石墨烯负载钯纳米颗粒用于催化香兰素高选择性加氢反应

通过原位合成法制备了氮掺杂石墨烯负载钯纳米颗粒催化剂Pd@N/C-2,用于催化香兰素选择性加氢反应.采用X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、X射线光电子能谱(XPS)等方法对Pd@N/C-2催化剂进行结构与性能的表征,分析表明石墨烯层在活性钯纳米颗粒表面起到了保护作用,提高了催化剂在反应条件下的稳定性,在五次循环回收实验后催化剂仍保持很高的反应活性.通过对石墨烯掺杂氮原子引入了催化反应的化学活性中心和金属纳米颗粒沉积的锚定中心,从而使石墨烯在加氢催化反应中的性能得到进一步提高.并且通过对溶剂的调控实现了香兰素分别高选择性生成香草醇和对甲基愈创木酚,在优化的反应条件下,香草醇和对甲基愈创木酚的产率分别为89%和99%.     

苯酚加氢制环己酮用高效Pd/MgAl-LDO@Al2O3催化剂的制备及性能研究

环己酮是合成尼龙等材料的重要中间体, 但苯酚直接加氢反应制备环己酮容易生成环己醇而降低收率. 采用原位生长策略制备Pd/MgAl-LDO@Al₂O₃催化剂, 并用于苯酚选择性加氢反应, 获得的催化剂在高底物比条件具有良好的催化性能, 相较于Pd/Al₂O₃催化剂, Pd/MgAl-LDO@Al₂O₃催化剂使苯酚转化率显著增加, 苯酚转化率在97%时环己酮选择性可达88%. 利用X射线衍射(XRD)、程序升温脱附(TPD)、高分辨透射电子显微镜(HRTEM)和X射线光电子能谱(XPS)等手段对催化剂结构进行表征发现在氧化铝上原位生长类水滑石结构能够优化催化剂孔结构并提高活性组分分散度, 且增加了载体表面碱位点的强度, 碱位点的存在影响了苯酚的吸附形式, 从而大幅增加环己酮的选择性. 此外, 当将Ni引入层状结构时, 通过NaBH₄的还原可获得PdNi合金结构. 动力学研究表明, 由于PdNi合金的形成, Pd/NiAl-LDO@Al₂O₃催化剂苯酚加氢反应的能垒低于Pd/MgAl-LDO@Al₂O₃, 同时合金结构导致环己酮选择性的明显降低.     

La修饰的Co-B非晶态催化剂用于乳酸乙酯选择性加氢制1,2-丙二醇

用化学还原法制备了La修饰的Co-B非晶态合金催化剂(Co-La-B),并考察了其在乳酸乙酯液相加氢制1,2-丙二醇(1,2-PDO)反应中的催化性能.通过X射线粉末衍射(XRD)、透射电子显微镜(TEM)、比表面积测定(BET)、差示扫描量热(DSC)、电感耦合等离子发射光谱(ICP-OES)、X射线光电子能谱(XPS)、氢气化学吸附、氢气程序升温脱附(H2-TPD)等手段对催化剂进行表征,研究了稀土助剂La对Co-B催化剂催化性能的影响.结果表明,活性组分Co以元素态和氧化态两种形式存在于Co-La-B非晶态合金催化剂中,催化剂中存在B向Co的电子转移,富电子的Co用于活化氢,氧化态形式存在的La3+促进了B向Co的电子转移;适量的La能提高催化剂的热稳定性,显著减小催化剂粒径,使催化剂形成更加单一的Co吸附活性位,有利于吸附活化的氢促进加氢反应进行.在氢气压力6 MPa,反应温度433 K,反应时间9 h的条件下,0.5%Co-La-B催化剂表现出最优的催化加氢性能,乳酸乙酯的转化率达到99.7%,1,2-丙二醇的选择性达到98.5%.     

Pd掺杂Fe催化剂上愈创木酚加氢脱氧理论研究

通过密度泛函理论(DFT)计算研究了愈创木酚在Fe(211)表面上的吸附活化行为和加氢脱氧(HDO)反应性能.讨论了Pd的掺杂和H_2O~*的参与对Fe催化剂活性和选择性的影响.计算结果表明,通过苯环水平吸附在催化剂表面的愈创木酚的稳定性高于仅通过羟基的垂直吸附构型,这有利于苯环, C_(Ar)-OCH_3键和O-CH_3键的活化.在Fe(211)表面上,愈创木酚通过脱甲基再加氢生成邻苯二酚在动力学上比通过脱甲氧基生成苯酚和通过脱羟基生成苯甲醚更有利. Pd掺杂对愈创木酚的吸附稳定性影响较小(0.05 eV),但增加了其加氢脱氧反应的活化能垒,抑制了C_(Ar)-OCH_3, O-CH_3和C_(Ar)-OH键的断裂以及随后加氢生成苯酚,邻苯二酚和苯甲醚的反应过程.在Fe(211)表面上, H_2O~*通过与-CH_3形成氢键作用(H-bonding机理)对反应产生影响,从而降低了愈创木酚脱甲基和脱甲氧基反应的活化能垒.在Fe(211)-1Pd表面上, H_2O~*通过H转移参与反应(H-shuttling机理),促进了愈创木酚向邻苯二酚和苯酚产物的转化,并提高了加氢脱氧反应对苯酚的选择性.     

煤基前沥青烯的FeS+S催化加氢动力学研究（英文）

为了优化煤直接液化工艺条件和提高油收率,本研究利用30 m L高压管式反应釜研究了煤直接液化重质产物前沥青烯加氢液化行为,考察了Fe S+S催化剂下反应温度(380、400、420和440℃)、液化时间(0、5、10、20、30和60 min)、5.0 MPa氢初压和四氢萘溶剂条件下前沥青烯液化转化行为,同时考察了前沥青烯的催化加氢液化反应动力学。利用集总动力学法建立了FeS+S催化前沥青烯加氢的动力学模型。研究表明,前沥青烯加氢直接生成沥青烯和焦渣,而沥青烯进一步加氢裂解生成油和气,高温下发生明显的逆向缩合反应,即前沥青烯生成焦渣和沥青烯生成前沥青烯。温度和反应时间的增加有利于提高前沥青烯的转化率和油气收率,440°C下反应60 min时,前沥青烯的转化率为79.45%,油气收率为34.7%。380-440℃温度下,动力学模型能够较好地描述小龙潭液化产物前沥青烯的加氢转化行为,各步转化均符合Arrhenius表观活化能公式,并且活化能变化为50-245 k J/mol。     

Ru掺杂对Fe催化剂上酚类化合物加氢脱氧影响的密度泛函理论研究北大核心CSCD

采用密度泛函理论(DFT)计算研究了苯酚、邻甲酚、愈创木酚在不同结构Ru-Fe(211)表面上吸附活化性能和加氢脱氧反应路径.结果表明,Ru掺杂能促进H2分子在Fe(211)表面上解离,提高加氢脱氧反应速率.酚类在1Ru_(ads)-Fe(211)表面上吸附比在1Ru_(sub)-Fe(211)表面上更稳定,苯酚和邻甲酚脱羟基步骤能垒分别降低0.13和0.28 eV,有利于生成芳烃.愈创木酚在1Ru_(sub)-Fe(211)表面上加氢脱氧优势路径是先脱甲氧基生成苯酚,苯酚再加氢脱氧生成产物苯(速控步骤能垒1.16 eV);而在1Ru_(ads)-Fe(211)表面上愈创木酚先脱羟基再脱甲基生成苯酚的路径更具有动力学优势(速控步骤能垒1.21 eV).计算结果表明Ru掺杂方式影响Fe催化剂对酚反应分子的吸附稳定性以及加氢脱氧反应路径和性能.与1Ru掺杂Fe(211)催化剂相比,增加Ru原子数形成4Ru_(ads)-Fe(211),能够进一步提高酚类反应物的吸附强度,但导致加氢脱氧反应能垒升高.因此,在Fe催化剂上以表面吸附的形式掺杂少量贵金属Ru更利于酚类加氢脱氧生成芳烃.     

纳米Ru催化剂催化喹啉加氢反应

制备了高分散性负载型5%Ru/C催化剂,采用X射线衍射、X射线光电子能谱和高分辨透射电镜对催化剂进行了表征.结果表明,所制得的5%Ru/C催化剂分散度高,金属钌的平均粒径小于5nm.在喹啉加氢反应中,催化剂显示出很高的催化活性和生成1,2,3,4-四氢喹啉的选择性,但未检测到十氢喹啉生成.补加新鲜催化剂后,1,2,3,4-四氢喹啉可全部转化为十氢喹啉.对喹啉加氢机理进行了探讨.     

复杂多相体系煤加氢液化反应与氢传递的研究

研究新疆淖毛湖煤(NMH)在四氢萘为溶剂条件下的加氢液化反应行为,探究了液化过程氢传递规律,并借助XRD、饱和磁化强度和扫描电镜表征手段,研究了煤液化条件下铁系催化剂的相态变化对煤液化性能的影响。结果表明,NMH煤在420℃、17 MPa就具有良好的液化效果;催化剂的活性态Fe7S8在煤液化反应初期发挥了催化作用,加氢液化后期,转变为非活性态Fe_9S_(10)和FeS;提高催化剂加氢活性并延长反应时间有利于沥青烯和前沥青烯加氢轻质化;催化剂有利于活化气相氢向煤的热解产物和溶剂转移,也有利于活化溶剂中的氢向煤的热解产物转移;溶剂对液化反应的活性氢贡献更大,约为气相氢的两倍,气相氢向溶剂传递的氢量随温度的升高、压力的增大和时间的延长变化不大,气相氢和供氢溶剂供氢与煤和沥青质向油气转化呈正相关。     

Pd/Amberlyst-45催化剂催化水相中苯酚选择性加氢制环己酮(英文)

环己酮是重要的有机化工原料和工业溶剂,是制造尼龙、己内酰胺和己二酸的主要中间体,环己酮的绿色生产工艺受到人们关注.目前全世界环己酮年产量接近900万吨,但环己酮生产仍主要以环己烷为原料,采用富氧空气氧化为环己基过氧化氢,再在铬酸叔丁酯催化剂作用下分解为环己醇和环己酮的混合物,然后经一系列蒸馏精制后得到环己酮、工艺复杂、能耗高,而且设备腐蚀、环境污染及安全问题严重.因此,大量工作正致力于新工艺和新催化剂研究,其中光催化氧化、分子筛催化氧化和金属氧化物催化氧化等都有相关报道,同时还有学者开发了其它环己酮制备新方法,如环己烯水合法、苯加氢法、环己醇氧化法和苯酚加氢法等.苯酚直接选择性加氢合成环己酮研究具有重要意义.苯酚加氢通常有两种工艺,气相加氢和液相加氢,由于液相加氢具有无需将反应物汽化、能耗较低和催化剂反应活性高等优势而受到广泛关注.但是目前大量文献报道的苯酚加氢过程仍需要高温条件且较易产生环己醇和环己烷等副产物,大部分催化反应需在有机溶剂中进行,因此如何提高环己酮选择性,减小环境影响成为近年来的热门课题.在过去数年中,人们筛选了大量催化剂,其中Pd催化剂具有较高活性和目的产物选择性,因为其对羰基表现出较低的催化活性.研究还发现,催化剂载体对苯酚加氢产物分布有重要影响,酸性载体或酸性助剂的加入均能提高苯酚转化率和环己酮选择性,可能的原因是催化剂表面可与苯酚羟基形成O-H…π强相互作用,使苯酚分子更容易吸附在载体表面,而一旦苯酚经催化加氢生成环己酮,由于失去羟基与载体表面相互作用,环己酮更容易从载体表面脱附,从而避免过度加氢生成环己醇,同时酸性位点可以增强Pd的电子密度,提高催化加氢活性.另外,通过添加助剂也可有效改善催化剂性能.然而,到目前为止,通过单一的一种催化剂仍然很难同时实现苯酚的高转化率和环己酮的高选择性.因此,开发新催化剂和简便的生产工艺对环己酮高效高质量生产具有重要意义.本文使用一种多孔、不易溶解的酸性离子交换树脂Amberlyst-45(A-45)为载体,采用简单的浸渍工艺制备了一系列不同Pd负载量的Pd/A-45催化剂,详细考察了催化剂在水相中对苯酚选择性加氢制环己酮的催化活性和选择性,包括反应温度、催化剂用量、反应时间和Pd负载量等对反应活性的影响及催化剂重复使用情况,并且与传统的SiO_2,ZnO,MgO,Al_2O_3和活性炭负载的Pd催化剂进行对比.研究发现,Pd/A-45催化剂在温和反应条件(40-100℃,0.2-1 MPa)下具有极高的催化活性和选择性,在适宜的反应条件下苯酚转化率达到100%,环己酮选择性高于89%.进一步分析由不同活性金属负载量制备的不同粒径Pd/A-45催化剂的活性规律发现,苯酚加氢生成环己酮是一个结构敏感型反应,其中Pd颗粒尺寸为12-14 nm时更有利于环己酮生成.     

活性炭负载镍催化二苯并呋喃加氢的研究

以活性炭负载镍为催化剂,对二苯并呋喃催化加氢工艺进行了研究,通过GC/MS分析加氢产品的组成,对加氢组份含量变化趋势进行分析,并提出了加氢反应路线。同时对二苯并呋喃加氢制备2-环己基环己醇的反应进行了研究,考察反应温度、反应压力和反应时间对产品收率的影响。实验结果表明:在甲苯溶剂中,反应温度150℃,反应压力0.5 MPa,反应时间为12 h,产品收率为63.3%,纯度98%(GC)。产品结构经IR和~1H-NMR表征     

在Ni-B非晶态催化剂作用下生物油水相加氢制备饱和醇

采用化学还原法制备了Ni-B和Ni-Co-B非晶态催化剂, 并采用X射线衍射(XRD)、BET比表面积、扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)和电感耦合等离子体光谱(ICP)进行了结构表征. 结果表明, 在110 ℃及氢冷压4.0 MPa时, 在Ni-B或Ni-Co-B催化下, 丙酮、糠醛和苯酚的转化率和饱和醇的选择性分别达到99.99% 和95.00%以上. 对于Ni-B催化生物油真实体系, 在150 ℃及氢冷压4.0 MPa下, 饱和醇的收率达到47.54%. 温度过高易导致催化剂转晶从而降低反应活性. 为生物油的有效利用和饱和多元醇的制备提供了新思路.