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摘 要

在甘油氢解反应中，传统的浸渍法所制备贵金属催化剂不可避免的存在活性组分易聚集、易脱落的问题。在本文中，采用EISA法制备了不同W/Ti摩尔比的Cu-WOx/TiO₂催化剂并将其应用于甘油氢解反应。通过XRD, BET, Py-IR,SEM等方法对所制备的催化剂的物理结构以及化学性质进行表征。研究表明，EISA 法制备的催化剂不仅拥有良好的孔道结构，而且在甘油氢解反应中拥有较高的1,3-丙二醇选择性与甘油转化率。

关键词：氢解，EISA，Cu-WOx/TiO₂

Preparation of 1,3-Propanediol by Hydrogenolysis of Glycerol

Abstract

In the hydrogenolysis reaction of glycerol, the precious metal catalyst prepared by the traditional impregnation method inevitably has the problem that the active components are easy to gather and fall off easily. In this paper, Cu-WOx / TiO₂ catalysts with different W / Ti molar ratios were prepared by EISA method and applied to glycerol hydrogenolysis. The physical and chemical properties of the prepared catalysts were characterized by XRD, BET, Py-IR and SEM. The results show that the catalyst prepared by EISA method not only has a good pore structure, but also has higher selectivity of 1,3-propanediol and glycerol conversion in glycerol hydrogenolysis.

Key words: Hydrogenolysis, EISA, Cu-WOx / TiO₂

目录

摘要 I

ABSTRACT II

第一章 文献综述 1

1.1 介孔金属氧化物的合成方法 1

1.1.1 软模板法 1

1.1.2 硬模板法 2

1.2 1,3-丙二醇的应用 3

1.3 1,3-丙二醇的合成技术 3

1.3.1 生物法 3

1.3.2 化学法 4

1.4 甘油氢解制备1,3-丙二醇 4

1.5 本课题研究意义 8

第二章 实验方法 9

2.1 催化剂的制备 9

2.1.1 制备介孔TiO₂ 9

2.1.2 制备Cu/WO₃/TiO₂ 9

2.2 催化剂的表征 9

2.2.1 XRD 9

2.2.2 BET 9

2.2.3 红外吡啶 9

2.2.4 SEM 10

2.3 甘油氢解制备1,3丙二醇反应 10

2.3.1 实验试剂 10

2.3.2 实验装置及仪器 11

2.3.3 实验操作步骤 12

第三章 结果与讨论 13

3.1 催化剂表征 13

3.3.1 小角XRD 13

3.3.2 大角XRD 14

3.3.3 BET和BJH 15

3.3.4 红外吡啶 17

3.3.5 SEM 18

3.2 WO₃负载对Cu-WO₃-TiO₂催化剂的影响 18

第四章 结论 20

参考文献 21

致谢 22

第一章 文献综述

• 1. 介孔金属氧化物的合成方法

自20世纪90年代初发现有序介孔材料以来，这一研究领域受到了很大的关注^[1-4]。它的多种结构和组成赋予了其在催化、吸附、传感器、锂离子电池、药物递送和纳米器件上的潜在应用^[5-10]。其中，二氧化硅和硅铝酸盐是两种最常见的无机骨架组合物。这些骨架组合物在化学性质上相当稳定。其他的都容易发生水解、氧化还原反应或相变，使得较难去除模板并同时保留有序的介观结构。然而，与合成二氧化硅相似的水溶液方法不适用于所有非硅质材料。因此，骨架组合物被限制在非常窄的范围。随着新型合成策略的发展，如纳米陶瓷和蒸发诱导自组装（EISA），非硅质材料领域快速发展。杨等人合成了一系列介孔金属氧化物（如TiO₂，ZrO₂，Nb₂O₅，Al₂O₃，WO₃，HfO₂和SnO₂）和混合氧化物（如SiAlO_3.5，SiTiO₄，ZrTiO₄，Al₂TiO₅和ZrW₂O₈））。然而，这些嵌段共聚物衍生的非硅氧化物由于有序介孔结构在热结晶过程中崩解，仅具有无定形或半结晶的框架。Nanocasting通过使用预形成的二氧化硅或碳作为硬模板，使许多非硅质材料可以使用。因此，表面活性剂不能制造的材料就可以通过纳米方法进行合成。此外，具有结晶壁结构的材料可以通过纳米注入途径获得。在介孔非硅质材料中，介孔金属氧化物（包括周期表中大部分金属）因其广泛的功能特性及其在工业应用上的潜力而受到关注。例如，Al₂O₃做催化剂载体被广泛应用。近年来，CoO做碳氧氧化催化剂，Li离子电池做电极材料，也引起了极大的关注。

类似介孔氧化硅基材料的合成，通常介孔金属氧化物的合成用模板法。又根据模板的性质，一般把它分为两类：一类是软模板法，另一类是硬模板法。

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