论文总字数：16853字

摘 要

本文意在通过高效液相色谱分析计算出葡萄糖转化率和山梨醇选择性，从而得出几种催化剂的最佳催化剂以及最优催化加氢反应条件。

本论文制备了聚合物包裹活性氧化铝小球负载钌催化剂，探究了几种金属催化剂对葡萄糖加氢催化反应的影响，最终得出Ru催化剂效果较好，然后采用单因素法研究了Ru催化剂对葡萄糖加氢的影响。

实验主要研究结论如下：

（1）对多种不同载体的钌催化剂做出比较。通过实验考察不同催化剂对葡萄糖加氢的影响，证明自制的聚合物包裹活性氧化铝小球负载钌催化剂具有较好的催化活性和可重复性。

（2）对Ru、Ni、Pt、Pd等催化剂进行考察，Ni催化葡萄糖加氢几乎无山梨醇生成，且Pt和Pd催化剂时，山梨醇的选择性和葡萄糖的转化率都较Ru催化剂的要低，所以优选出Ru催化剂。

（3）单因素考察法表明，在100 mL反应釜内，葡萄糖加氢制备山梨醇的最佳工艺条件为：反应温度为130 ℃，氢气压力为4 MPa，转速为500 rpm，反应2 h，催化剂用量2 g。在套用5次的情况下，产品产率仍然维持在90 %以上。

关键词：葡萄糖 山梨醇 催化剂 催化加氢

Preparation of sorbitol by hydrogenation of glucose

Abstract

This paper aims to calculate the glucose conversion rate and sorbitol selectivity by HPLC, so as to obtain the best catalyst and optimal catalytic hydrogenation conditions for several catalysts.

In this text, the polymer-coated activated alumina globule load ruthenium catalyst was prepared, and the effect of different catalysts on glucose hydrogenation was investigated. The optimal catalyst was Ru. The effect of Ru catalyst on glucose hydrogenation was investigated by single factor method.

The main conclusions of the experiment are as follows:

(1) comparison of ruthenium catalysts with different supports was made. The impact of different catalysts on the hydrogenation of glucose was investigated by experiments. It was proved that the ruthenium catalyst with activated alumina coated by polymer had better catalytic activity and repeatability.

(2) catalysts such as Ru, Ni, Pt and Pd were investigated. Almost no sorbitol was produced by glucose hydrogenation catalyzed by Ni, and the selectivity of sorbitol and glucose conversion of products of Pt catalyst and Pd catalyst were lower than that of Ru catalyst. Therefore, Ru catalyst was optimized.

(3) the single-factor method revealed that the best process conditions for the production of sorbitol from glucose hydrogenation in a 100 mL reactor were: T was 130 ℃, P was 4 MPa, rev was 500 r/Min, t was 2 h, and the m of catalyst was 2g. In the case of applying 5 times, the product yield is still maintained at more than 90%.

KEYWORDS: Glucose；Sorbitol；Catalyst；Catalytic hydrogenation

目 录

摘要 I

Abstract II

第一章 文献综述 1

1.1前言 1

1.2 山梨醇 1

1.3 山梨醇的制备工艺 2

1.3.1 催化加氢法 2

1.3.2 发酵法 3

1.3.3 电解法 4

1.4 葡萄糖加氢催化剂的研究进展 4

1.4.1 镍催化剂 4

1.4.2 贵金属催化剂 5

1.5 制备工艺对糖加氢催化剂的影响 5

1.6 本文的研究内容与意义 6

第二章 实验部分 7

2.1 实验试剂与仪器 7

2.1.1 实验试剂 7

2.1.2 实验仪器 7

2.2 实验步骤与分析方法 8

2.2.1 实验步骤 8

2.2.2 分析方法 8

2.3 催化剂的制备 10

2.3.1 实验仪器与试剂 10

2.3.2 实验方法 11

第三章 结果与讨论 13

3.1 不同催化剂对葡萄糖加氢的影响 13

3.2 不同催化剂量对葡萄糖加氢的影响 13

3.3 反应温度对葡萄糖加氢的影响 14

3.4 反应时间对葡萄糖加氢的影响 15

3.5 反应压力对葡萄糖加氢的影响 17

3.6 催化剂重复使用性能的考察 17

3.7 小结 18

第四章 结论与展望 20

4.1 结论 20

4.2 展望 20

参考文献 21

致 谢 24

第一章 文献综述

1.1前言

近年来，化学工业越来越追求优化利用可再生资源材料。碳水化合物占可再生生物质的四分之三，是绿色化学领域的重要生产原料。在生物质领域，由糖分子氢化衍生而来的多元醇是多功能分子化合物。而作为六元醇的一种，山梨醇是化学工业的重要原料，大部分应用于医药品、食物、烟业等行业，在各种果实内可以大量得到^[1]。随着山梨醇运用领域的不断扩大，各国对山梨醇的需求与日俱增。随着对葡萄糖加氢催化的研究的不断研究，研究者对该工艺的研究主要集中在加氢催化剂的研究上。

目前，葡萄糖的催化加氢研究主要以镍基、钌基催化剂的制备及优化为主。镍基催化剂用于葡萄糖加氢反应时，加氢温度要求较高、催化活性很低且有副产物^[2]。虽然贵金属催化剂制作成本较高，但催化效果优异，产物杂质较少。普通的多孔材料载体用于贵金属负载时，催化剂孔道易磨损堵塞从而失活，催化剂使用寿命短。

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