催化纤维素加氢转化制备多元醇的al2o3-ruc组合催化剂的研究

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1、催化纤维素加氢转化制备多元醇的Al2O3-Ru/C组合催化剂的研究CatalytichydroconversionofcellulosetopolyolsovertheAl2O3andRu/Ccombinationcatalyst学科专业：化学工艺研究生：郑丹指导教师：韩金玉教授天津大学化工学院二零一四年六月万方数据独创性声明本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作和取得的研究成果，除了文中特别加以标注和致谢之处外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得天津大学或其他教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一

2、同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。学位论文作者签名：签字日期：年月日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解天津大学有关保留、使用学位论文的规定。特授权天津大学可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，并采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编以供查阅和借阅。同意学校向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘。（保密的学位论文在解密后适用本授权说明）学位论文作者签名：导师签名：签字日期：年月日签字日期：年月日万方数据摘要纤维素为自然界中储存量最丰富的生物质，将纤维素有效地实现到己六醇和C2~

3、C3醇等多元醇的转化是利用生物质能源的重要途径。本论文通过探求合适的组合催化剂以及改性Al2O3有序介孔材料实现对纤维素的高效转化。考察了多种纳米酸性金属氧化物与Ru/CMK-3组合催化剂催化纤维素转化制备山梨醇的催化性能，结果表明纳米γ-Al2O3-Ru/CMK-3组合催化剂对纤维素水解加氢制山梨醇有高选择性。催化剂的酸性位和加氢活性位的合理匹配是提高山梨醇选择性的重要因素。当酸性位占主导时，不利于提高山梨醇选择性。同时考察了催化剂用量、反应时间等条件的影响，结果表明：在200°C，纳米γ-Al2O3与Ru/CMK-3的质量比为40:1，反应1

4、0h时，纤维素转化率为49.8%，山梨醇收率为45.4%，山梨醇选择性高达91.2%。以硅钨酸为钨源，通过溶剂挥发诱导自组装方法合成了W掺杂的氧化铝有序介孔材料。通过XRD、TEM、N2吸附-脱附和Py-FTIR等多种表征手段，考察了随着W含量的增加所合成的介孔材料结构和酸性的变化以及W物种在材料中的存在状态。当理论摩尔比W/Al<0.06时，W-Al2O3中W物种高度分散在Al2O3介孔孔道中；当理论摩尔比W/Al=0.12~0.24时，样品中有未掺入到Al2O3骨架中的WO3晶体出现，合成WO3/Al2O3有序介孔材料。其中W/Al摩尔比达到

5、0.24时，样品出现弱Brønsted酸活性位。与Ru/C催化剂物理混合，催化纤维素加氢反应，考察了W-Al2O3介孔材料对产物分布（C2~C3醇）的影响。并以葡萄糖为模型分子，推测出W-Al2O3介孔材料与Ru/C混合催化葡萄糖的反应历程，发现结晶态的WO3对葡萄糖断C-C键生成乙二醇具有更高的促进作用。通过改变W-Al2O3的焙烧温度，合成介孔型钨铝氧化物材料。与Ru/C催化剂物理混合，催化纤维素水解加氢反应。结果表明，800°C焙烧温度下合成的介孔型钨铝氧化物能高效催化纤维素水解加氢制得乙二醇，同时考察了催化剂用量、反应时间等条件的影响，确

6、定最佳的反应条件：以WMA(0.24)-800和Ru/C为催化剂（质量比5:1），245°C下反应1h，纤维素转化率100%，乙二醇收率为42.8%。关键词：纤维素，加氢，山梨醇，乙二醇，Al2O3万方数据ABSTRACTCelluloseisoneofthemostabundantbiomassresourcesinnature.TheeffectiveandcleanconversionofcellulosetosorbitolandC2~C3polyolsisofsignificantimportancefortheutilizationo

7、fbiomassenergy.Inordertoachievetheeffectiveconversionofcellulose,thisthesisfocusesonselectionoftheappropriatecombinationcatalystsandmodificationofAl2O3mesoporousmaterials.ThecombinationofvariousnanosizedacidmetallicoxidesandRu/CMK-3catalystswereusedinthehydrolytichydrogenatio

8、nofcellulosetosorbitol.Thecombinationofnanosizedγ-Al2O3andRu/CMK-3ca