首页> 中文学位 >基于MOFs的贵金属Ru/磺酸双功能催化剂的合成及其在生物质转化中的应用
【6h】

基于MOFs的贵金属Ru/磺酸双功能催化剂的合成及其在生物质转化中的应用

代理获取

目录

摘要

第一章绪论

1.1.1 MOFs的特点

1.1.2 MOFs的功能化修饰

1.1.3 MOFs的催化应用

1.2双功能多相催化剂

1.3生物质资源简介

1.3.1木质纤维素生物质

1.3.2生物质平台化合物

1.4课题研究内容及意义

1.4.1课题研究内容

1.4.2课题研究意义

第二章Ru/SO3H-UiO-66在乙酰丙酸甲酯加氢-环化反应中的应用

2.1引言

2.2实验部分

2.2.1实验仪器和药品

2.2.2 Ru/SO3H-UiO-66催化剂的制备

2.2.3催化剂的表征

2.2.4 NaOH毒化实验

2.2.5催化剂在ML加氢环化反应中的活性评价

2.3结果与讨论

2.3.1表征结果

2.3.2 5.0wt%Ru/SO3H-UiO-66上ML加氢-环化反应的效果

2.4小结

第三章Ru/MIL-101-SO3H在乙酰丙酸甲酯加氢-环化反应中的应用

3.1引言

3.2实验部分

3.2.1实验药品

3.2.2催化剂的制备

3.2.3催化剂的表征

3.2.4催化剂在ML加氢环化反应中的性能评价

3.3结果与讨论

3.3.1表征结果

3.3.2催化剂在ML加氢-环化反应的效果

3.4小结

第四章全文总结与展望

参考文献

攻读学位期间取得的研究成果

致谢

声明

展开▼

摘要

金属有机骨架(Metal-Organic Frameworks,MOFs)是近些年来逐渐兴起的新材料。它是由无机金属离子或簇与桥连的有机配体通过自组装而形成的一类晶态多孔材料,具有高的比表面积、均一可控的孔径尺寸以及化学可修饰等特点,使其在多相催化领域具有广泛的应用前景。基于MOFs单一功能的催化研究已经很多,但设计合成MOFs基多功能催化剂的研究还很鲜见。
  本硕士论文基于UiO-66和MIL-101的性质和结构特点,通过用配体功能化的SO3H-UiO-66和SO3H-MIL-101负载贵金属Ru纳米粒子,制备出集适宜酸性与金属中心于一体的双功能多相催化剂Ru/SO3H-MOFs,然后将制备的双功能催化剂应用于生物质模型化合物乙酰丙酸甲酯(ML)转化成γ-戊内酯(GVL)反应中。本论文的工作总结如下:
  (1)采用浸渍-还原的方法,我们将Ru纳米颗粒负载到磺酸功能化的Zr基MOFs(SO3H-UiO-66)上制得双功能催化剂Ru/SO3H-UiO-66,在不添加任何共催化剂的条件下,采用一锅法将其应用于ML转化为GVL的反应。研究发现,在以水为溶剂及温和的反应条件(80℃,0.5 MPa H2)下反应4h,GVL的产率可达100%。作为对比,如果先将反应物ML加入没有任何酸性的金属催化剂(如Ru/C)的反应体系中进行第一步加氢反应,得到中间产物4-羟基戊酸甲酯(4-HPME),然后再将中间产物加入到以酸性载体(SO3H-UiO-66)为催化剂(不存在金属活性中心)的反应体系中继续反应,发现GVL的产率非常低。此外,我们还发现如果Ru/SO3H-UiO-66的酸性被中和掉后,其催化活性和选择性将大幅度降低。上述实验证实酸性磺酸基团在促进中间产物4-HPME分子内脱醇过程不可缺少。值得一提的是,Ru/SO3H-UiO-66催化剂重复使用5次后其催化活性并没有明显降低。
  (2)我们将Ru纳米粒子负载到预合成好的MIL-101-SO3H上,合成了一系列不同SO3H含量的Ru/MIL-101-SO3H催化剂,采用XRD、N2吸附、FT-IR、XPS、TG、SEM和TEM等技术表征了其物化性质,在ML转化为GVL的反应中考察了催化剂的反应性能。结果发现,在温和的反应条件(80℃,0.5 MPa H2)下反应360分钟,所制备的2.0 wt% Ru/MIL-101-SO3H催化剂可催化ML完全转化,GVL的选择性高达100%。进一步研究表明,催化剂中的Ru纳米颗粒作为金属活性位使ML加氢生成中间产物4-HPME,而MIL-101-SO3H中磺酸基团作为酸活性位通过内酯化反应进一步促进了4-HPME随后的成环反应。作为对比,如果只是将Ru纳米颗粒和MIL-101-SO3H简单的物理混合,GVL的产率则明显降低。这可能是由于物理混合得到的催化剂存在着金属中心与酸中心距离太远导致传质太慢的缘故,由此显示了将金属/酸两种活性位集中在同一MOF晶体中构建双功能催化剂的优越性。动力学研究表明,2.0 wt%Ru/MIL-101-SO3H催化剂上GVL转化为ML的过程中,加氢和内酯化的活化能分别为29.5 kJ·mol-1和42.1 kJ·mol-1,均明显低于已报道的5.0 wt% Ru/C相应结果。

著录项

相似文献

  • 中文文献
  • 外文文献
  • 专利
代理获取

客服邮箱:kefu@zhangqiaokeyan.com

京公网安备:11010802029741号 ICP备案号:京ICP备15016152号-6 六维联合信息科技 (北京) 有限公司©版权所有
  • 客服微信

  • 服务号