Ni、Pd、Pt催化劑木質(zhì)素衍生間甲基苯酚加氫脫氧研究.pdf

1、將廢棄的生物質(zhì)資源（如農(nóng)林廢棄物、城市生活固體有機(jī)垃圾等）轉(zhuǎn)化為生物質(zhì)燃料可以降低對(duì)化石燃料的依賴、減少二氧化碳排放等環(huán)境問題、促進(jìn)人類社會(huì)可持續(xù)性發(fā)展。作為生物質(zhì)主要成分之一的木質(zhì)素可以解聚為苯酚類分子。加氫和加氫脫氧反應(yīng)可以將苯酚類分子有效轉(zhuǎn)化為化學(xué)品和燃料。本文選取間甲基苯酚作為苯酚類分子模型化合物，在常壓中溫（250-400℃）條件下，比較研究其在負(fù)載型過渡金屬催化劑（Ni/SiO2、Pt/SiO2、Pd/SiO2）上的加氫脫氧

2、性能。
　　催化劑制備采用浸漬法，通過N2等溫吸附、XRD及TEM等方法對(duì)催化劑結(jié)構(gòu)進(jìn)行表征。結(jié)果表明，SiO2載體比表面積為200m2/g，負(fù)載金屬后比表面積有所下降。Pd和Pt催化劑具有較好分散性，而Ni催化劑分散度較差。
　　本研究首先分別考察了250℃下 Ni、Pd、Pt催化劑對(duì)間甲基苯酚的催化性能。研究表明，三種金屬催化劑上的脫氧路徑是類似的。即甲基苯酚只能通過直接脫氧（DDO）路徑去除氧。由于缺少酸活性位，加氫產(chǎn)

3、物甲基環(huán)己酮、甲基環(huán)己醇不能被脫水，而只能通過脫氫反應(yīng)重新回到反應(yīng)物。Ni催化劑與 Pd、Pt催化劑相比，具有一定的脫甲基和氫解活性，但脫氧活性卻遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于兩種貴金屬催化劑。
　　本研究進(jìn)一步對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行一級(jí)反應(yīng)動(dòng)力學(xué)擬合，求出各步反應(yīng)的速率常數(shù)，并以此對(duì)Ni、Pd、Pt催化劑進(jìn)行比較。研究表明，兩種貴金屬催化劑在250℃下的活性相當(dāng)，對(duì)反應(yīng)物的初始轉(zhuǎn)化速率和脫氧速率分別是 Ni催化劑的大約5倍和20倍。與Pd和Pt催化劑相比，N

4、i催化劑更傾向于催化加氫反應(yīng)，因此對(duì)加氫產(chǎn)物甲基環(huán)己酮和甲基環(huán)己醇的選擇性較高。而醇/酮選擇性方面，則有如下順序：Ni/SiO2＞Pt/SiO2?Pd/SiO2。脫氧產(chǎn)物方面，甲苯是最主要的脫氧產(chǎn)物。Pt由于對(duì)甲苯的加氫速度較快，因此產(chǎn)物中的環(huán)烷烴相對(duì)較多。
　　溫度對(duì)于催化劑活性和選擇性產(chǎn)生了巨大的影響。研究發(fā)現(xiàn)，提高溫度對(duì)于加氫反應(yīng)具有抑制作用，但對(duì)于脫氧反應(yīng)和氫解反應(yīng)卻有促進(jìn)作用。400℃時(shí)， Pd和Pt催化劑主要直接加氫脫