学位论文 > 优秀研究生学位论文题录展示

生物质甘油催化氢解反应体系的研究

作　者: 欧建雄
导　师: 兰支利
学　校: 湖南师范大学
专　业: 有机化学
关键词: 生物质甘油 催化氢解 丙二醇 Cu/Cr催化剂 溶剂效应
分类号: O623.413
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
下　载: 206次
引　用: 1次
阅　读: 论文下载
 

内容摘要


生物质甘油是非常重要的化工原料,广泛应用于国民经济的各行各业,也是一种理想的可再生资源,被DOE定义为本世纪12个最有可能的基本化工原料之一。目前,迅速升温的生物柴油投资热使生产过程中副产的甘油出现过剩,因此为这些甘油寻找新的有效利用途径已受到广泛关注。以甘油为原料进行催化氢解,可转化出乙二醇、丙二醇、丙酮醇、二羟基丙酮、二甘醚等一系列具有高附加值的精细化学品,其中催化氢解生产二元醇(如1,2-丙二醇和1,3-丙二醇等)被认为是最具发展潜力的有效利用途径之一。本文研究了甘油在Cu/Cr催化剂存在下的氢解制丙二醇的反应体系,考察了催化剂制备方式和溶剂等对甘油氢解反应的影响,获得了以下几个方面的结果：1.Cu/Cr催化氢解甘油制丙二醇的研究：以络合沉淀法制备一种具有高比表面积和高活性的Cu/Cr催化剂,研究中发现当Cu/Cr原子比为1：1,甲醇为溶剂,反应温度230℃、压力7MPa、甘油浓度50%、催化剂用量5%、转速600r/min时,Cu/Cr催化甘油氢解转化率达到100%、1,2-丙二醇的产率和选择性达到97.5%,蒸馏后得到的产品纯度达到98.4%。2、甘油催化氢解反应机理的研究：采用二步法,利用减压蒸馏技术分离甘油催化氢解的中间产物,然后高压加氢制取丙二醇来研究甘油催化氢解的反应机理,实验结果表明甘油在金属Cu／Cr催化剂作用下,经历脱水-加氢的反应机理生成了丙二醇。3、甘油催化氢解反应中Cu/Cr催化剂的制备方式的影响。运用五种方法制备Cu/Cr催化剂,发现以络合沉淀法制备的催化剂因能更好的提高催化剂的比表面,降低铜原子自身的结晶度,降低催化剂的TPR还原温度,以及促进铜铬氧化物晶相的有效融合调变,而具有很好的加氢活性和氢解性能。4、甘油催化氢解制丙二醇反应中溶剂效应的研究。文章从溶剂类型、溶剂极性、溶剂对氢解反应机理和催化剂结构的失活影响等方面对甘油氢解的溶剂效应进行系统的研究。实验发现有机极性甲醇溶剂由于其粘度低、介电常数高、ET值大、极性大,有助于甘油分子的溶解分散以及氢气在溶液中的质量传递,加上对催化剂的结构影响小而氢解效果最佳。

全文目录


中文摘要  3-5
ABSTRACT  5-12
第一章 绪论  12-30
  1.1 生物质甘油的发展与应用状况  12-16
    1.1.1 生物质甘油的发展状况  12-14
    1.1.2 生物质甘油的生产现状和展望  14-15
    1.1.3 生物质甘油的性质及其综合利用  15-16
  1.2 甘油催化氢解反应  16-23
    1.2.1 甘油催化氢解反应机理  16-20
    1.2.2 甘油催化氢解的应用  20-23
  1.3 甘油催化氢解的主要催化剂体系  23-27
    1.3.1 贵金属催化剂  24
    1.3.2 镍基催化剂  24-25
    1.3.3 铜基催化剂  25-26
    1.3.4 生物催化  26-27
  1.4 本论文研究的目的、意义和主要内容  27-30
    1.4.1 本论文研究的目的和意义  27-29
    1.4.2 本论文研究的主要内容  29-30
第二章 实验主要仪器、试剂、表征手段和产物分析  30-36
  2.1、主要仪器  30-31
  2.2、主要试剂  31-32
  2.3、主要表征手段  32-33
    2.3.1、X射线衍射(XRD)  32
    2.3.2、红外光谱(FT-IR)  32
    2.3.3、热重分析(TG-DSC)  32
    2.3.4、程序升温还原(TPR)  32
    2.3.5、比表面(BET)、孔容和粒度分析  32-33
  2.4、产物分析及数据处理  33-36
    2.4.1、气相分析(GC)  33-35
    2.4.2、气质分析(GC-MS)  35-36
第三章 铜铬催化甘油氢解制1,2-丙二醇的研究  36-50
  3.1 前言  36-37
  3.2 实验部分  37-38
    3.2.1 催化剂的制备  37-38
    3.2.2 甘油的催化氢解反应  38
  3.3 结果与讨论  38-49
    3.3.1 催化剂的表征  38-41
    3.3.2 催化剂铜铬原子比对氢解反应的影响  41-42
    3.3.3 溶剂对氢解反应的影响  42-43
    3.3.4 反应条件对甘油氢解反应的影响  43-48
    3.3.5 产物表征  48-49
  3.4 本章小结  49-50
第四章 甘油氢解制丙二醇反应机理的研究  50-58
  4.1 前言  50-51
  4.2 实验部分  51-52
    4.2.1 甘油氢解的减压蒸馏实验装置及操作  51-52
    4.2.2 羟基丙酮的高压加氢反应  52
  4.3 结果与讨论  52-56
    4.3.1 催化剂的酸性测试  52-53
    4.3.2 甘油减压蒸馏反应制丙酮醇  53-55
    4.3.3 丙酮醇的加氢反应  55-56
    4.3.4 甘油脱水-加氢反应机理的设想模型  56
  4.4 本章小结  56-58
第五章 铜铬催化剂的制备方式对甘油氢解反应的影响  58-70
  5.1 前言  58
  5.2 实验部分  58-60
    5.2.1 催化剂的制备  58-59
    5.2.2 甘油催化氢解反应  59-60
  5.3 结果与讨论  60-68
    5.3.1 催化剂活性评价  60
    5.3.2 催化剂的XRD测试  60-63
    5.3.3 催化剂TG分析  63-64
    5.3.4 催化剂的酸性测试  64-66
    5.3.5 催化剂的比表面(BET)、孔容和粒度分析  66-67
    5.3.6 催化剂的TPR表征  67-68
  5.4 本章小结  68-70
第六章 甘油催化氢解的溶剂效应研究  70-79
  6.1 前言  70
  6.2 实验部分  70-72
    6.2.1 甘油氢解反应装置  70-71
    6.2.2 甘油溶液粘度的测定  71-72
  6.3 结果和讨论  72-78
    6.3.1 溶剂类型对氢解反应影响  72-73
    6.3.2 溶剂极性对氢解反应影响  73-74
    6.3.3 溶剂对甘油氢解反应机理影响  74-76
    6.3.4 溶剂对催化剂失活的影响  76-78
  6.4 本章小结  78-79
结论与展望  79-82
参考文献  82-88
攻读硕士学位期间发表的论文  88-89
致谢  89-90

相似论文

  1. 基于基因组重排技术的1，3-丙二醇高产菌株选育,TQ923
  2. SET-LRP中氟醇溶剂的作用研究,O631.3
  3. 聚对苯二甲酸丙二醇酯的合成及性能研究,O633.14
  4. 苯酚和环氧丙烷催化合成丙二醇苯醚的原子经济反应研究,O643.32
  5. K.pneumoniae XJPD-Li甘油脱水酶高效催化特性的研究,Q814
  6. 生物柴油副产品甘油制备羟基丙酮的研究,TQ224.2
  7. 提高酯交换法联产丙二醇产品质量及收率的研究,TQ223.162
  8. 金属离子(Na~+、K~+、Ca~(2+)、Mg~(2+)、Zn~(2+))与DNA碱基(A、T、G、C)异构体形成配合物的稳定性,O641.4
  9. 嫩化和保湿联合作用改善猪肉脯品质的研究,TS251.1
  10. 溪黄草提取物及其在化妆品中的应用,TQ658
  11. 腺苷钴胺素合成酶基因cobs的克隆及在产1，3-丙二醇菌中的应用,TQ920.1
  12. 添加型粘胶纤维阻燃剂的制备及性能研究,TQ314.248
  13. 生物柴油副产甘油选择性脱水制备丙二醇,TQ223.162
  14. 1，3-二醇二甲醚、双苯甲酸酯类齐格勒—纳塔催化剂内给电子体的合成与应用,TQ203.2
  15. 生物大分子叶绿素a的量子化学计算,X832
  16. 海洋新型低脂类蛋黄酱的制备及流变特性,TS264.2
  17. 辅酶B_(12)合成菌的筛选及相关合成基因的克隆表达和应用,TQ925
  18. 由甘油合成1，3-丙二醇的研究,TQ223.162
  19. 甘油催化氢解合成丙二醇研究,TQ223.162
  20. 聚丙二醇与β-环糊精超分子聚集体的制备及谱学表现,O636.1
  21. 碳纳米管对聚酯共混体系酯交换反应的影响,TB383.1

中图分类: > 数理科学和化学 > 化学 > 有机化学 > 脂肪族化合物（无环化合物） > 脂肪族醇（醇、羟基化合物）及其衍生物 > 脂肪族醇 > 多元醇
© 2012 www.xueweilunwen.com