《高性能巴豆醛氣相選擇性加氫Ir/TiO2催化劑的研究》是依託浙江師範大學，由羅孟飛擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：高性能巴豆醛氣相選擇性加氫Ir/TiO2催化劑的研究
- 項目類別：面上項目
- 項目負責人：羅孟飛
- 依託單位：浙江師範大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
巴豆醛選擇性催化加氫是合成巴豆醇的有效方法，然而熱力學上不利於C=O選擇性加氫，副反應較多，導致了現有氣相加氫催化劑存在低選擇性和失活兩個迫切需要解決的關鍵問題。針對以上問題，本項目致力於提高Ir/TiO2催化劑的巴豆醛選擇性加氫性能，探明反應機理、失活機理：① 開展Ir/TiO2催化劑中Ir物種的存在形式、Ir粒子尺寸、表面酸性對反應物種（產物）吸附性能和C=O選擇性加氫的影響研究；② 探明積炭（或聚合物）、CO吸附兩種中毒形式與催化劑表面Ir物種存在形式和表面酸性的關係，及其對巴豆醇選擇性的影響；③研究第二金屬M（Fe、Zn、Sn、In等）對Ir/TiO2催化劑表面性質的調變作用，進一步提高Ir/TiO2催化劑的選擇性和反應穩定性。申請者近年來開展了氣相巴豆醛選擇性加氫方面研究，對Ir/TiO2催化劑體系進行了有益的探索研究，研究積累為項目的順利完成提供了紮實的基礎。
結題摘要
巴豆醛是不飽和醛中最具代表性的一類有機化合物，採用氣相催化巴豆醛選擇加氫製備巴豆醇符合原子經濟和綠色化學要求，具有重要的工業套用和學術價值。本課題詳細研究了不同載體負載的Ir催化劑，及其催化劑製備方法對催化劑性能影響，重點研究催化劑的失活機理，開發了高性能的Ir/Fe/SiO2催化劑，找到了100小時不失活的催化劑體系。提升了對巴豆醛選擇性加氫催化劑的認識。核心研究成果如下： 1. Ir/TiO2催化劑的氣相巴豆醛選擇加氫反應性能。發現Ir/TiO2催化劑上均發生失活現象，其原因是巴豆醛分子強吸附在催化劑表面以及發生脫羰基反應。催化劑(Ir/TiO2-300)在具有最高的反應活性和選擇性。催化劑的催化活性和選擇性主要取決於Ir物種上的電子云密度和催化劑的表面Lewis酸。Ir/TiO2-300催化劑之所以具有較好的催化活性和選擇性，是由於C=O鍵和Ir 物種之間有著合適的相互作用以及催化劑表面有著適宜的Lewis酸。 2. Ir/MOx/SiO2催化劑的氣相巴豆醛選擇加氫反應性能比較。採用浸漬法製備不同助劑的Ir/MOx/SiO2催化劑（M=Cr、Mn、Fe、Co、Ni、Cu）用於巴豆醛加氫的反應中，助劑能有效提高Ir/SiO2催化劑的選擇性加氫性能，發現了高性能、高穩定性的Ir/FeOx/SiO2催化劑。催化劑表面存在Ir0-Ir+界面有利於巴豆醛加氫反應。 3. Ir和FeOx浸漬順序對Ir-FeOx/SiO2催化劑性能的影響。通過比較Ir/FeOx/SiO2催化劑及FeOx/Ir/SiO2催化劑，及其單組份Ir/SiO2催化劑及FeOx/SiO2催化劑，探究浸漬順序對催化劑性能的影響。結果發現先浸漬Fe後浸漬Ir的Ir/FeOx/SiO2催化劑表現出高穩定性及高選擇性，而先浸漬Ir後浸漬Fe的FeOx/Ir/SiO2催化劑雖然初始活性非常高，表現出劇烈的失活現象。 4. Fe添加量對Ir/FeOx/SiO2催化劑性能的影響。考察Fe含量對Ir/FeOx/SiO2催化劑上巴豆醛選擇性加氫性能的影響。發現添加少量Fe有利於催化劑的性能提升，而當Fe的添加量過高時（Fe/Ir≧3.5），催化劑的初始活性雖然得到很大提高，卻出現嚴重的失活。失活原因為催化劑產生的新界面（Ir-Ir+、Ir-Fen+及Ir+-Fen+）以及催化劑表面暴露的FeOx物種。
