光催化選擇性氧化生物柴油副產物甘油

《光催化選擇性氧化生物柴油副產物甘油》是依託福州大學，由徐藝軍擔任項目負責人的青年科學基金項目。

基本介紹

• 中文名：光催化選擇性氧化生物柴油副產物甘油
• 依託單位：福州大學
• 項目類別：青年科學基金項目
• 項目負責人：徐藝軍

項目摘要

生物柴油是一種綠色清潔可再生燃料，工業反應合成生物柴油的過程中，作為副產物的甘油大量生成。副產品甘油的合理有效利用是生物柴油生產企業的重大難題。利用光催化綠色技術，對甘油進行選擇性氧化得到高附加值的大宗化工產品和精細化學品，既能變廢為寶，又有利於生物柴油產業的可持續發展。本研究將系統考察具有不同形態的半導體氧化物、金屬硫化物、複合型半導體化合物及過渡金屬或染料修飾的半導體化合物對甘油光催化選擇性氧化的性能，研究半導體表面結構對光催化性能的影響；詳細表征甘油分子在光催化劑表面的吸附行為和化學狀態。通過有效控制光催化劑表面結構及活性氧化物種的分布，調控光催化氧化甘油合成目標產物的選擇性。通過理論量子化學計算，對甘油在光催化劑表面的吸附和反應過程進行機理研究，闡明在光催化劑表面上選擇性氧化甘油反應過程的微觀本質。本研究對於豐富光催化選擇性氧化的理論及促進光催化技術的套用具有重大的理論和實際意義。

結題摘要

通過最佳化製備方法，選擇不同的金屬氧化物或硫化物的前驅體，合成了系列核殼結構半導體複合型光催化劑，石墨烯-半導體複合型光催化劑以及具備特殊形貌結構的半導體光催化劑。採用多種表征手段(XRD,DRS,XPS,SEM,TEM等)對催化劑的巨觀和微觀結構進行了系統表征。考察了這些催化劑在光催化選擇性氧化醇類化合物反應方面的活性，通過光催化活性和光催化劑結構的關聯，揭示了其調變規律。研究發現：通過控制反應條件，最佳化製備的大多數光催化劑在溫和條件下，以分子氧作為氧化劑，對含單一羥基的醇類化合物均具備比較高的活性和選擇性；而對含三個羥基的丙三醇(甘油)，大多數光催化劑具備一定的活性，但是選擇性通常比較差。這主要是由於含有三個羥基的丙三醇在光催化反應條件下很容易產生非選擇性氧化轉化，取代了選擇性氧化轉化。經過不斷的探索研究，發現具有花狀球形結構的Bi2WO6半導體材料在水相條件下具備氧化甘油的高活性，且對單一目標產物二羥基丙酮具有高選擇性(＞90%)。我們的研究充分表明：通過控制反應條件，選擇適合的基於半導體的特定形貌的功能材料，可實現有氧條件下對光催化選擇性氧化不同醇類化合物的活性和選擇性進行有效調控。