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摘 要

本文通过对钨锆复合氧化物负载不同含量的硝酸锂，针对钨锆复合氧化物的催化性能和水热稳定性展开研究，本实验用到NH₃程序升温脱附（NH₃-TPD）、X射线衍射（XRD）、N₂物理吸-脱附（BET）三种表征方式对经过不同含量硝酸锂修饰的钨锆复合氧化物进行表征，根据表征结果推测催化甘油氢解的效果和催化剂活性的变化，根据多种表征结果和观察催化剂总酸量的变化情况来研究被硝酸锂修饰后的催化剂的结构稳定性。表征结果表明：在一定范围内添加硝酸锂会提高钨锆复合氧化物的水热稳定性并提高催化效率，并在硝酸锂加入量的一定范围内，随着硝酸锂含量越高，钨锆复合氧化物的水热稳定性会呈现先升高后降低的趋势。当硝酸锂含量达到0.3wt%时，水热条件下硝酸锂浓度达到饱和，样品比表面积增大，总酸量和水热前相同，说明样品水热后物性结构保持不变。参照实验结果可得，适量浓度的硝酸锂可提高钨锆复合氧化物的水热稳定性。

关键词：硝酸锂 钨锆复合氧化物 水热稳定性 甘油氢解 结构稳定性

Preparation and hydrothermal stability of lithium-modified tungsten-zirconium composite oxides

Abstract

In this paper, the catalytic properties of tungsten-zirconium complex oxides were studied by loading lithium nitrate with different contents. Tungsten-zirconium compound oxides were characterized by using XRD, BET, NH₃-TPD and other characterization methods, and the changes of their structural stability and total acid content were studied. The experimental results show that the hydrothermal stability of tungsten-zirconium composite oxides can be improved by adding lithium nitrate. In a certain range, with the increase of lithium nitrate content, the hydrothermal stability of Tungsten-zirconium compound oxides will increase first and then decrease.When the content of lithium nitrate reached 0.3 wt%, the concentration of lithium nitrate reached saturation, the physical structure of the sample remained unchanged after hydrothermal treatment, the specific surface area of the sample increased, and the total acid content was the same as that before hydrothermal treatment. According to the experimental data, suitable concentration of lithium nitrate can improve the conversion of hydrothermal stability of tungsten-zirconium composite oxides

Key Words: lithium nitrate; tungsten-zirconium compound oxide; hydrothermal stability；hydrogenolysis of glycerol;Structural stability

目 录

摘 要 I

Abstract II

目 录 III

第一章 绪论 5

1.1课题背景 5

1.2水热环境对目标复合氧化物的影响 6

1.3提高非均相催化剂水热稳定性的方法 7

1.4本文研究方式和研究思路 9

1.4.1研究方式 9

1.4.2研究思路 10

第二章 实验部分 11

2.1实验试剂和样品制备 11

2.1.1实验试剂 11

表2-1 主要原料和试剂 11

2.1.2样品制备的具体流程 11

2.2表征仪器及表征步骤 12

2.2.1 X-射线衍射分析(XRD) 12

2.2.2比表面积测定(BET) 12

2.2.3 NH₃程序升温脱附(NH₃-TPD) 13

2.3样品的水热环境 13

第三章 钨锆复合氧化物的表征分析与讨论 14

3.1通过XRD探讨硝酸锂对样品水热稳定性的影响 14

3.2通过BET考察硝酸锂对样品水热稳定性的影响 15

3.3通过NH₃-TPD考察硝酸锂对样品水热稳定性的影响 17

3.4本章总结 18

结 论 20

参考文献 21

致 谢 23

第一章 绪论

1.1课题背景

当今社会上的主要能源消耗是化石能源，例如煤、石油和天然气等，都均为不可再生资源，伴随着人类现代工业的不断发展与进步，化石能源日益紧缺，人类面临的能源危机会越来越严重^[1]。物质资源是一种清洁可靠的可再生能源，其来源广泛，所以可以替代化石资源生产化学品和新燃料。用可再生生物质能替代不可再生化石能源生产化学品不但符合绿色化学的要求更是化学工业可持续发展的未来方向^[2,3]。

甘油是一种可再生的生物质资源，是油脂化工的副产物，产量巨大，可以通过很很多种转化途径转化，其中催化甘油氢解制1,3-丙二醇就是很好的方法。甘油催化氢解反应可以满足连续化生产，通过催化甘油氢解可以制1,2-丙二醇和1,3-丙二醇^[4]，即对甘油催化加氢脱水或使用微生物发酵法使其脱除一个羟基，从而生成丙二醇^[5]。1,2-丙二醇和1,3-丙二醇都是合成聚酯类材料的重要单体，但1,3-丙二醇具有更高的经济价值，且更符合绿色化学的要求。1,3-丙二醇（1,3-PDO）是一种高粘度，可溶于水，乙醇和乙醚等溶剂的无味透明液体。 1,3-丙二醇是合成聚对苯二甲酸丙二醇酯(PTT)的单体^[6]。作为目前国际上最新开发的一种热门高分子材料，PTT纤维本身具有很好的弹性和室温染色能力，再加上其具有尼龙的柔软性、腈纶的蓬松性、涤纶的抗污性，正是因为PTT纤维把多种纤维的优异服用性能综合在一起，所以它在衣料、产业、装饰和工程塑料等方面拥有巨大的应用前景^[7]。虽然PTT优异的性能条件使得它可以在广泛的领域得到应用，但由于目前PTT生产能力的问题，使他的价格偏高，因此它的应用程度受到一定的限制;一旦能降到合适的价位水平，PTT将开阔更大的市场从而爆发出更大的生产力。

全球大多数的生产甘油的来源时生物柴油工业的生产过程，现阶段每年生物柴油的产量按42 %的增长率急剧增加，在2016年甘油的年产量就会达到1800万吨^[8]。但就目前如何有效的利用甘油依旧有很大难度，主要原因有：（1）由于甘油分子上有三个羟基，而这三个羟基的化学活性相似，所以在反应中会出现选择性不明显的现象；（2）由于甘油分子具有高亲水性所以难以与有机物充分反应；（3）甘油自身粘度高^[9]。

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