龙向东
,
孙鹏
,
李泽龙
,
郎睿
,
夏春谷
,
李福伟
催化学报
doi:10.1016/S1872-2067(15)60934-2
γ-戊内酯广泛应用于食品添加剂、燃料添加剂、溶剂、汽油、柴油以及多种化工中间体的合成,由于其上游原料乙酰丙酸是重要的生物质基平台化合物已实现了工业化生产,因此发展其高效、可循环使用的催化合成新体系是近年来生物质催化转化的研究热点之一.目前使用的多相催化剂体系主要是浸渍法制备的负载型金属纳米颗粒催化剂,活性金属主要有Ru, Pd, Pt, Au, Cu, Ni等.由于乙酰丙酸制备γ-戊内酯反应是一个酸性的含水体系,在高温、高压条件下,使用浸渍法得到的催化剂特别是非贵金属催化剂容易发生活性金属的聚集、流失,从而使得催化剂重复使用的效果不佳.从非贵金属替代贵金属和提高催化剂稳定性这两点入手,本论文以水滑石为合成催化剂的单一前驱体,将非贵金属(Cu, Ni, Fe, Co)掺入到水滑石的结构骨架中,通过直接氢气焙烧还原制得了高负载量的负载型金属纳米颗粒多相催化剂.将制得的催化剂应用于乙酰丙酸加氢反应,其催化活性顺序为： Co>Ni>Cu>Fe.制备出了5种不同Co/Al比的Co基催化剂,其中4Co/Al2O3催化剂在H2(5 MPa)、180 oC条件下,显示出了类似贵金属钌催化剂的活性和选择性,乙酰丙酸在3 h内完全转化,γ-戊内酯的选择性高达99%.为了进一步了解催化剂的结构与其活性和稳定性之间的关系,我们采用X射线粉末衍射仪(XRD),氢气程序升温还原(H2-TPR), X射线光电子能谱(XPS),透射电子显微镜(TEM)等表征手段研究了催化剂的形貌和结构. TEM结果表明,以水滑石为前驱体制备的Co催化剂中负载的Co纳米颗粒的平均粒径在25–30 nm,而用浸渍法制备的相同负载量的Co催化剂的Co纳米颗粒粒径大于150 nm.相应的催化反应结果表明,前者的催化活性要远好于后者.水滑石前驱体的H2-TPR实验结果表明,随着Co/Al比增加,其还原峰向低温方向位移.这是由于Al含量的减少,导致金属Co离子周围键合的Al离子数量减少,从而使得Co与Al之间的作用力减弱, Co更加容易被还原.表现在还原温度上,即为还原温度降低,说明了Co纳米颗粒与载体之间具有一种强相互作用.结合TEM测试结果,正是这种强相互作用限制了Co纳米颗粒的长大,使其要远小于用浸渍法制得的Co纳米颗粒. HRTEM测试结果显示在4Co/Al2O3催化剂结构中, Co金属纳米颗粒与载体Al2O3之间存在一种核壳结构的关系, Co纳米颗粒被包埋于载体Al2O3中形成核壳结构.这种结构同样也保证了活性金属与载体之间较强的相互作用,有效地避免Co纳米颗粒在强水热、酸性条件下的聚集和流失,从而使该催化剂在循环使用四次时仍能保持优异的活性和选择性.我们进一步研究了该核壳结构形成的原因.发现催化剂在制备过程中如果先用空气高温焙烧,再用氢气还原,得到的催化剂中则没有明显的核壳结构,且Co纳米颗粒粒径在55 nm左右.相应的催化反应结果也要差于直接氢气焙烧还原得到的4Co/Al2O3催化剂.这也从侧面说明了以水滑石为前驱体制备负载型金属纳米颗粒催化剂时,其原位的限制效应在控制金属纳米颗粒的大小、稳定性方面的优越性.此外,由于该Co催化剂具有磁性特征,很容易通过磁性回收实现催化剂与反应液的分离,大大简化了催化剂的回收及产物分离过程.
关键词:
生物质转化
,
乙酰丙酸
,
γ-戊内酯
,
稳定碱金属催化剂
,
核壳结构
,
钴
张宁
,
李德玲
中国稀土学报
doi:10.11785/S1000-4343.20130612
以花生壳为原料,利用微波辐射联合稀碱液进行预处理.采用沉淀-浸渍法制备了La,Ce,Nd,Tb改性的固体超强酸S2O82-/ZrO2,研究了其在花生壳水解制备乙酰丙酸反应中的催化效果.实验发现S2O82-/ZrO2-La2O3固体酸催化性能最佳,并进一步考察了水解温度、水解时间、固体酸用量、水料质量比对乙酰丙酸产率的影响.在单因素试验的基础上,采用响应面法对水解工艺进行优化.结果表明:最优工艺为水解温度240℃,水解时间35 min,固体酸用量5.4％.在该工艺条件下,乙酰丙酸产率为33.28％.
关键词:
乙酰丙酸
,
花生壳
,
固体超强酸
,
响应面法
,
稀土
张艳
,
郭正虹
,
程捷
,
方征平
高分子材料科学与工程
以5-羟基乙酰丙酸(5-HLA)和D,L-乳酸(DLLA)为原料通过熔融缩聚合成一种新型脂肪族共聚酯--聚(5-羟基乙酰丙酸-co-D,L乳酸)(PHLA-DLLA).利用凝胶渗透色谱(GPC)、红外分析(FT-IR)和差示量热扫描(DSC)等方法对所得聚合物的分子量、结构以及热性能进行了表征.通过改变反应条件,可获得重均分子量1390～9920、玻璃化温度38.3℃～71.8℃的共聚产物.结果表明,乳酸用量的增加有利于提高共聚物的分子量;而共聚物PHLA链节中的氢键作用能够提高共聚物的玻璃化温度.
关键词:
5-羟基乙酰丙酸
,
乙酰丙酸
,
脂肪族聚酯
,
缩聚
,
可降解
杜贤龙
,
刘永梅
,
王建强
,
曹勇
,
范康年
催化学报
doi:10.1016/S1872-2067(11)60522-6
以碳纳米管(CNTs)担载Tr纳米粒子为催化剂进行生物质基平台化合物乙酰丙酸(LA)选择加氢制备γ-戊内酯(GVL)的研究,并利用X射线衍射、X射线光电子能谱和透射电镜表征了使用前后的Ir/CNT催化剂,探讨了影响LA催化加氢制GVL反应性能的因素和该反应的可能路径.结果表明,与Ru,Rh和Pd等传统铂族金属相比,Ir/CNT催化剂不但可在温和条件下(50℃,2.0 MPa,H2)实现LA至GVL的完全转化,且可对多类直接源于生物质水解的含等量LA/甲酸的“真实”体系实现GVL的高效选择合成.
关键词:
生物质
,
乙酰丙酸
,
γ-戊内酯
,
加氢
,
铱
,
碳纳米管
粟晖
,
葛军
,
方凤
,
姚志湘
,
宋光均
色谱
doi:10.3724/SP.J.1123.2013.08008
采用多波长薄层色谱扫描法,不经过传统的薄层色谱展开步骤实现混合体系的快速定量.废木料液化过程产物为混合体系,分别将不同液化反应时间点所取样品点样于硅胶板上.仅对液化过程终点的样本点进行一次展开,分离斜投影建模所需的反射光谱,切割出目标产物(乙酰丙酸)和背景光谱,构造斜投影算子;对其他液化过程中的样品点不展开,采集混合光谱,经斜投影算法分离出其中的目标产物纯光谱,从而实现定量.将该方法的定量结果与高效液相色谱法的定量结果对比,得到两种方法测定乙酰丙酸的相对误差小于3.27％,表明两种方法具有良好的一致性.
关键词:
多波长薄层色谱扫描
,
斜投影
,
不展开薄层色谱
,
乙酰丙酸
,
液化过程
,
废木料
