《制高品質生物燃料的Pd/MWCNTs催化劑的製備及其催化性能研究》是依託南京林業大學，由夏海岸擔任項目負責人的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：制高品質生物燃料的Pd/MWCNTs催化劑的製備及其催化性能研究
- 項目類別：青年科學基金項目
- 項目負責人：夏海岸
- 依託單位：南京林業大學
中文摘要,結題摘要,
中文摘要
以生物質為原料製備生物燃料對解決日益嚴峻的能源問題具有重大的戰略意義。生物質的亞/超臨界液化是一種快速有效的轉化方法，但所產生的生物油由於品質低而需要進行品質提升，目前實現工業化具有較高的難度，因此開發出一種生物質高效轉化的新方法是個重要的課題。本項目擬利用亞/超臨界乙醇能快速解聚纖維素大分子的優良性能，結合催化加氫實現一步轉化纖維素制高品質的生物燃料，有望從源頭上解決生物油低品質的缺點。通過化學氣相沉積法（CVD）製備限域在多壁碳納米管（MWCNTs）中的Pd納米粒子為催化劑（Pd/MWCNTs），以乙醇為原料催化重整提供氫源，催化加氫轉化纖維素得到生物混合醇。考察納米Pd催化劑的組成結構和不同反應條件對纖維素轉化率和產物選擇性的影響，闡明催化劑結構和催化性能的關係，為生物質高效轉化催化劑的設計和製備提供科學依據。研究纖維素的催化轉化機理，為生物質高效轉化新方法的開發提供理論基礎。
結題摘要
項目背景： 大力開發我國生物質資源，對我國能源結構多元化、緩解化石能源供應壓力和保障能源安全等都具有極其重要的作用。第二代生物質能源是以非食用的植物纖維為原料，植物纖維原料來源廣泛和價格低廉，具有不與人爭地和與人爭糧等優點。因此，以植物纖維為原料製備高附加值的大宗化學品和生物燃料是生物質研究熱點課題之一。 主要研究內容和重要結果： 一、Pd/CNTs、Pd-Fe/CNTs催化劑的製備、表征及其纖維素催化轉化性能研究 開展了Pd-Fe/MWCNTs的製備、表征及其催化性能的研究。實驗結果表明，鐵元素的加入有效分散和穩定Pd納米粒子，可以高效催化轉化纖維素得到山梨醇、乙二醇、丙二醇等多元醇，並且能夠顯著提高山梨醇的產率。這主要歸因於鐵元素能夠向Pd納米粒子傳遞電子，從而改變Pd粒子的加氫性能，此部分工作正在整理中。 二、Pt/MWCNTs催化劑的製備、表征及其纖維素催化轉化性能研究 開展了Pt/MWCNTs的製備、表征及其催化性能的研究。實驗結果表明，碳納米管能夠有效分散和穩定Pt納米粒子，並且在無須加入其它組分（如Mo、W、La等其它組分）的情況下，可以高效催化轉化纖維素得到山梨醇、乙二醇、丙二醇等多元醇，並得到了較高收率，此部分已工作發表在Carbohydrate Research上（2015, 404, 87-92）。 三、纖維素催化轉化制2,5-二甲基呋喃 除了採用“一步法”催化轉化纖維素制二元醇的研究，我們還開展了纖維素首先水解制5-羥甲基糠醛，然後使用Pd/MWCNTs為催化劑，將5-羥甲基糠醛加氫製備2,5-二甲基糠醛。發展了以廉價的磷酸鐵、磷酸鉻為代表的催化劑，實現了纖維素的高效催化轉化，最高收率接近50%，與離子液體體系為溶劑的反應系統所得到5-羥甲基糠醛的收率接近。此部分工作已發表在RSC Advances上 （2015, 5, 19900-19906）與RSC Advances上 （2016, 8,8048-8052）。 科學意義： 本項目主要開展了纖維素高效催化制化學品與生物燃料的一些探索。考察納米Pd、Pd-Fe、Pt納米催化劑的組成結構和不同反應條件對纖維素轉化率和產物選擇性的影響，闡明催化劑結構和催化性能的關係，為生物質高效轉化催化劑的設計和製備提供科學依據。研究纖維素的催化轉化機理，為生物質高效轉化新方法的開發提供理論基礎。
