学位论文 > 优秀研究生学位论文题录展示

铜基催化剂的制备与表征及其纤维催化加氢性能的研究

作　者: 何黎
导　师: 杨儒
学　校: 北京化工大学
专　业: 材料科学与工程
关键词: CuO/ZnO/CeO2催化剂共沉淀法催化加氢纤维素多元醇
分类号: TQ426.81
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
下　载: 56次
引　用: 0次
阅　读: 论文下载

内容摘要

纤维素是最丰富的生物质资源之一,纤维素的转化主要集中在酸水解和贵金属催化加氢,但酸水解容易产生环境问题,贵金属价格昂贵。因此寻找廉价的非贵金属催化剂绿色转化纤维素成为研究重点。过渡金属铜基催化剂是一种廉价的加氢催化剂,但其用于催化纤维素加氢反应方面鲜见报道。本论文以纤维素为原料,使用Cu基催化剂进行催化加氢反应,采用环境友好的方式转化纤维素。本课题以碳酸钠为沉淀剂,采用共沉淀法制备了Cu体系和Ni体系多元氧化物催化剂,采用化学吸附水解法制备了碱土金属氧化物负载CuO催化剂。着重研究了具有不同阴离子的铈盐(Ce(SO4)2、Ce(NO3)3)、CuO摩尔含量和Zn/Ce比例对CuO/ZnO/CeO2催化剂产物的影响。通过XRD、SEM、BET、TG、XPS、EDX以及TPR等表征手段分析了催化剂的物理结构、化学结构及还原性能,通过纤维素加氢反应对催化剂进行了活性评价,采用HPLC、ESI-MS和FT-IR等表征手段对加氢反应的液态产物进行了表征,研究了催化剂类型和反应条件对纤维素转化率和加氢产物产率的影响。实验表明,经共沉淀法制备的CuO/ZnO/CeO2催化剂前躯体为非晶态,煅烧后的物相主要是CuO, ZnO和Ce02,从TEM表征可以看出催化剂均为类球形,加入ZnO后,颗粒尺寸在10nm左右,ZnO和Ce02能促进CuO的分散,降低催化剂的还原温度。铈源的种类影响催化剂的物理结构和化学结构,采用硝酸铈为铈源时,催化剂比表面积为42.08m2·g-1～80.49m2·g-1,催化剂失重率为26%～29%,还原温度在250℃以下。采用硫酸铈为铈源,催化剂比表面积为7m2·g-1～28m2·g-1,催化剂失重率为13%～24%,还原温度在250℃以上。纤维素加氢反应中,催化剂种类、反应时间和反应温度均对纤维素转化率和产物产率造成影响。使用CZAl 361、CZCS 361、CMg-01和CSr-01作为催化剂时,6MPa H2,250℃反应120min,纤维素转化率可达100%。使用CuO/ZnO/CeO2作为催化剂,相同条件下以硫酸铈为铈源时,纤维素转化率较高,生成糠醇、乙酰丙酸以及其它小分子类化合物,而以硝酸铈为铈源时,纤维素转化率普遍低于硫酸铈铈源,但催化剂加氢效果较好,生成多元醇,如山梨糖醇和甘露糖醇及一些小分子化合物。

全文目录

摘要  4-6
ABSTRACT  6-15
第一章绪论  15-37
  1.1 纤维素的研究现状  15-23
    1.1.1 纤维素的主要转化方式  16-18
    1.1.2 纤维素催化加氢研究进展  18-23
  1.2 催化剂的研究进展  23-27
    1.2.1 贵金属催化剂  23-24
    1.2.2 非贵金属催化剂  24-27
  1.3 催化剂的主要制备方法  27-29
    1.3.1 沉淀法  27-28
    1.3.2 其它制备方法  28-29
  1.4 课题的选择及主要研究内容  29-31
    1.4.1 本研究项目的科学依据、目的  29-30
    1.4.2 本论文的主要研究内容  30-31
  参考文献  31-37
第二章材料的制备及研究方法  37-45
  2.1 实验试剂及仪器  37
  2.2 催化剂的制备  37-39
    2.2.1 多元氧化物催化剂的制备  38-39
    2.2.2 负载型CuO催化剂的制备  39
  2.3 催化剂的表征  39-41
    2.3.1 物理结构分析  40
    2.3.2 化学结构分析  40-41
    2.3.3 还原性能分析  41
  2.4 催化剂样品的活性评价  41-42
    2.4.1 催化加氢实验方法  41
    2.4.2 加氢液态产物分析  41-42
    2.4.3 数据处理的计算公式  42
  参考文献  42-45
第三章催化剂物晶相组成、比表面积及形貌  45-59
  3.1 催化剂样品物相分析(XRD)  45-52
    3.1.1 CuO/ZnO/CeO_2催化剂前躯体  45-46
    3.1.2 硫酸铈铈源CuO/ZnO/CeO_2催化剂  46-48
    3.1.3 硝酸铈铈源CuO/ZnO/CeO_2催化剂  48-50
    3.1.4 CuO/Cr_2O_3和CuO/Al_2O_3催化剂  50-52
  3.2 催化剂样品比表面积分析(BET)  52-53
    3.2.1 硫酸铈铈源CuO/ZnO/CeO_2催化剂  52-53
    3.2.2 硝酸铈铈源CuO/ZnO/CeO_2催化剂  53
  3.3 催化剂样品形貌分析(TEM)  53-57
    3.3.1 硫酸铈铈源CuO/ZnO/CeO_2催化剂  53-56
    3.3.2 硝酸铈铈源CuO/ZnO/CeO_2催化剂  56
    3.3.3 CuO/Cr_2O_3和CuO/Al_2O_3催化剂  56-57
  3.4 本章小结  57
  参考文献  57-59
第四章催化剂的化学结构及还原性能  59-71
  4.1 催化剂热重分析(TG)  59-61
    4.1.1 硫酸铈铈源CuO/ZnO/CeO_2催化剂  59-60
    4.1.2 硝酸铈铈源CuO/ZnO/CeO_2催化剂  60-61
  4.2 催化剂表面元素分析(EDX)  61-63
    4.2.1 硫酸铈铈源CuO/ZnO/CeO_2催化剂  62
    4.2.2 硝酸铈铈源CuO/ZnO/CeO_2催化剂  62-63
  4.3 催化剂价态分析(XPS)  63-65
    4.3.1 硫酸铈铈源CuO/ZnO/CeO_2催化剂  63-64
    4.3.2 硝酸铈铈源CuO/ZnO/CeO_2催化剂  64-65
  4.4 催化剂还原性能分析(H_2-TPR)  65-69
    4.4.1 硫酸铈铈源CuO/ZnO/CeO_2催化剂  65-66
    4.4.2 硝酸铈铈源CuO/ZnO/CeO_2催化剂  66-69
  4.5 本章小结  69
  参考文献  69-71
第五章不同催化剂催化纤维素加氢性能  71-93
  5.1 催化剂对纤维素转化率和产物产率的影响  71-75
    5.1.1 Cu体系多元氧化物催化剂的催化性能  71-72
    5.1.2 Ni体系多元氧化物催化剂的催化性能  72-73
    5.1.3 负载型CuO催化剂的催化性能  73-74
    5.1.4 Cu盐的催化性能  74-75
  5.2 反应条件对纤维素转化率和产物产率的影响  75-79
    5.2.1 反应条件对纤维素转化率的影响  75-77
    5.2.2 反应条件对总还原糖产率的影响  77-78
    5.2.3 反应条件对乙酰丙酸产率的影响  78-79
  5.3 液态产物的分析  79-91
    5.3.1 质谱分析  79-90
    5.3.2 液相色谱分析  90
    5.3.3 红外分析  90-91
  5.4 本章小结  91-92
  参考文献  92-93
第六章结论  93-95
  6.1 催化剂的制备与物理、化学性能研究结论  93
  6.2 催化剂纤维素加氢反应性能的研究结论  93-95
致谢  95-97
研究成果及发表的学术论文  97-99
作者和导师简介  99-100
硕士研究生学位论文答辩委员会决议书  100-101

铜基催化剂的制备与表征及其纤维催化加氢性能的研究

内容摘要

全文目录

相似论文