论文部分内容阅读
1,2-丙二醇(1,2-PDO)是一种应用广泛的化学产品,能够用于医药、化妆品和食品生产中。例如,可以作为不饱和聚酯树脂的溶剂、聚醚类的前驱体、食品加工过程的溶剂和防冻剂、护肤产品中的柔软剂,以及除冰液和药丸赋形剂等。传统的1,2-丙二醇生产方式主要是通过化石原料丙烯的氧化水合作用,这个过程包括氢过氧化过程以及次氯酸的氯代乙醇过程。然而,随着化石原料的价格上涨和温室效应严重导致全球变暖的影响,以生物质资源派生的平台分子作为生产原料获得越来越多的社会关注。乳酸(LA),又称2-羟基丙酸,主要通过碳水化合物发酵生成,如葡萄糖、麦芽糖、蔗糖、乳糖等。并且现代的膜分离和提纯技术,特别是微(超)滤和电渗析的出现不仅使低成本生产乳酸变成了现实,而且避免了传统的生产乳酸过程相关的环境问题,因而乳酸快速增长的年产量使之成为一种高发展潜力的生物质平台分子。所以,乳酸或乳酸酯直接加氢生产1,2-丙二醇成了可以替代石油基原料的生产过程的绿色环保路线。由于酸的羰基活性比相应的酯低而且酸还与生成的醇发生副反应生成其他酯类化合物,所以乳酸乙酯加氢生产1,2-丙二醇更具发展前景。本文通过Na BH4化学还原方法制备了掺杂一系列金属助剂(La、Ni、W、Mo、Cu、Fe、Zn)改性的Co-B非晶态合金催化剂,考察了不同掺杂量的助剂La对Co-B催化剂催化乳酸乙酯选择性加氢生产1,2-丙二醇的催化性能的影响,并采用XRD、TEM、DSC、BET、ICP、XPS、H2-TPD等对催化剂样品进行了表征。结果表明,Co-La-B非晶态催化剂中,活性组分Co以元素态和氧化态两种形式存在,非晶态合金中存在B向Co的电子转移;富电子的Co用于活化氢。助剂La仅以氧化态形式存在,La3+不仅促进了B向Co的电子转移,且有助于活化乳酸乙酯中的C=O,使之更易于吸附活化的H。掺杂适量的助剂La可以显著减小催化剂粒径,提高催化剂颗粒的分散度及其热稳定性。0.5%Co-La-B存在更均匀的Co活性位,增加了乳酸乙酯与催化剂表面活性组分Co的接触机会。活性测试结果表明,正庚烷溶剂中,在H2压力6.0 MPa、温度433 K的最佳反应条件下,0.2 g的0.5%Co-La-B催化剂在催化乳酸乙酯加氢中表现出最优的催化性能,反应9.0 h后乳酸乙酯的转化率达到99.7%,1,2-丙二醇的收率为98.2%。