氧化鋁-碳復合材料負載鉑催化劑的制備及其不對稱加氫性能研究.pdf

1、α-酮酸酯經(jīng)不對稱催化加氫得到的手性α-羥基酸酯,廣泛應用于手性藥物、農藥、香精香料及食品添加劑等精細化學品的合成中。氧化鋁負載的鉑催化劑在α-酮酸酯不對稱加氫中能夠取得優(yōu)異的光學選擇性,但重復利用性能不佳;介孔碳負載的鉑催化劑重復利用性能突出,但光學活性較低。本文針對單一載體負載鉑催化劑存在的缺點,將氧化鋁和介孔碳結合起來,制備了一系列氧化鋁-碳復合材料,并作為載體制備負載型鉑催化劑,應用到α-酮酸酯(2-氧-4-苯基丁酸乙酯和丙酮酸

2、乙酯)的不對稱加氫反應中,考察了載體中氧化鋁的量,催化劑制備過程中浸漬溶劑、還原方法對催化性能的影響,結合催化劑表征,得到以下主要結果:
　　1.采用螯合輔助溶劑揮發(fā)共組裝法制備氧化鋁-碳復合材料,考察了氧化鋁含量對復合材料結構性質的影響。通過熱重分析、X-射線衍射儀、N2物理吸附以及透射電子顯微鏡表征發(fā)現(xiàn),氧化鋁均勻分散于介孔碳結構中,并且,引入氧化鋁能夠增強介孔碳骨架的結構剛性,當氧化鋁含量為5 wt％-15 wt%時,復合材

3、料具有有序的介孔孔道結構和較大的孔徑。X-射線光電子能譜表征結果還發(fā)現(xiàn),復合材料表面仍然存在較多的-C-O-基團,說明復合材料中碳組分未完全碳化。
　　2.將氧化鋁-碳復合材料作為載體用于負載鉑納米粒子,考察了載體中氧化鋁含量、浸漬溶劑以及還原方法對催化劑結構性質及催化性能的影響。結果表明:
　　a)介孔碳復合材料中氧化鋁含量為10 wt%-15 wt%時,最有利于鉑納米粒子的分散,并且在催化劑高溫還原之后仍能保持較好的孔道

4、結構;氧化鋁含量為15 wt%的復合材料負載的鉑催化劑在不對稱加氫反應中催化性能最好,在2-氧-4-苯基丁酸乙酯不對稱加氫中取得最高84.8%的光學收率,優(yōu)于傳統(tǒng)Pt/Al2O3和Pt/C催化劑,在丙酮酸乙酯不對稱加氫中也能取得最高87.5%的光學選擇性,優(yōu)于傳統(tǒng)Pt/C催化劑。
　　b)研究鉑前體三種不同浸漬溶劑對催化劑性質的影響時發(fā)現(xiàn),乙醇作為浸漬溶劑時得到的催化劑鉑納米粒子最小,乙醇和水混合溶劑制備的催化劑鉑粒子最大;而水作

5、為浸漬溶劑時得到的鉑納米粒子尺寸大小最有利于其在2-氧-4-苯基丁酸乙酯和丙酮酸乙酯不對稱加氫反應中取得高的光學選擇性。
　　c)考察一步高溫還原和液相還原對催化劑性能影響時發(fā)現(xiàn),不同的還原方法對催化劑結構性質、表面元素及含量等有很大影響;還原溫度的升高和預先的液相還原均會導致催化劑結構的破壞,并減少催化劑表面殘余氯的量;600℃氫氣直接還原的催化劑表面無殘余氯的存在,并且表現(xiàn)出最優(yōu)的催化性能。
　　d)在最優(yōu)條件下(氧化鋁