酸堿協(xié)同Ag基金屬催化劑催化乙醇轉化制備正丁醇.pdf

1、生物乙醇是重要的生物質平臺分子之一。目前生物乙醇的主要用途僅是作為生物燃料，市場單一，下游轉化能力不足，導致了嚴重的產能過剩。因此，將生物乙醇高效轉化制備高附加值的精細化學品，實現生物乙醇的高值利用，勢在必行。正丁醇是一種重要的化工原料和產品，以其為平臺分子可制備眾多化學品，廣泛應用于石油化工、食品醫(yī)藥等領域。因此，由生物乙醇路線高值轉化制備正丁醇具有重大的戰(zhàn)略意義。
　　由生物乙醇出發(fā)制備正丁醇涉及乙醇的直接脫氫、羥醛縮合和加氫

2、等多個催化過程，正丁醇的轉化率及選擇性普遍較低。如何設計和調控催化劑結構實現乙醇的高效脫氫、氫轉移并高效協(xié)同羥醛縮合過程，強化反應的活性及選擇性是目前面臨的巨大難點。本論文分別利用水滑石主體層板的晶格誘導效應以及二維層內空間的限域效應，通過水滑石前驅體法制備得到了均分散的負載型Ag催化劑，利用Ag金屬活性中心與載體酸堿的界面協(xié)同效應高效催化轉化乙醇制備正丁醇。主要研究工作如下:
　　1.利用水滑石層板金屬陽離子呈原子水平高度分散且

3、組成可調的結構特點，晶格誘導Ag+，經原位拓撲轉變制備具有均勻分散結構的Ag/MgAl-LDO催化劑。將催化劑應用于乙醇制備正丁醇的反應中，獲得了15.4％的乙醇轉化率和高達73.4％的正丁醇選擇性。研究表明，金屬與載體存在較強的界面相互作用，載體協(xié)同金屬活性中心促進了乙醇Cα-H鍵的高效活化，同時金屬中心協(xié)同均勻分散的酸堿金屬氧化物載體促進了羥醛縮合過程中Cβ-H鍵中H離去。
　　2.通過調變拓撲轉變的條件調控了Ag活性中心的粒

4、度，實現了金屬-載體之間存在的界面作用的有效調控，隨著催化劑Ag粒度的減小，Ag-O界面作用增強，對Cα-H活化能力增強;通過調變水滑石主體層板M2+/M3+摩爾比例調控了載體酸堿性，實現了金屬-載體之間存在的界面作用的有效調控，隨著催化劑堿密度的增強，Ag-O界面作用增強，羥醛縮合能力增強。
　　3.利用水滑石二維層內空間可調的結構特點，將Na3Ag(S2O3)2配合物插入水滑石二維層內空間，經原位拓撲轉變制備得到了具有高密度、