基于绿锈制备高分散Cu/α-FeOOH催化剂及其棕榈酸甲酯加氢性能研究
余攀结1
张宏伟2
马永德1
蔡镇平1
曹彦宁1
黄宽2
江莉龙2
1.福州大学化工学院化肥催化剂国家工程研究中心,福建 福州 3500022.福州大学化工学院化肥催化剂国家工程研究中心,福建 福州 350002;清源创新实验室,福建 泉州 362801
摘要：脂肪醇是现代工业中重要的化工原料,广泛应用于美妆、日化、农药和精细化工行业中,被誉为工业明珠.它们主要来源于动物油、植物油或其衍生物,通过高压加氢反应制得.然而,工业上常用的Cu-Cr基催化剂在使用过程中存在铬流失的问题,不仅会导致催化剂失活,还会造成环境污染.因此,目前的研究重点已转向高选择性非均相无铬酯加氢催化剂的设计制备.本研究借鉴合成α-FeOOH过程中产生的绿锈(由Fe2+、Fe3+和CO32-组成的具有类水滑石结构的氢氧化物层),采用沉积沉淀法将Cu物种负载在α-FeOOH上,制备出一种高活性、免焙烧的油酯加氢催化剂.通过XRD、XPS和TEM等测试对催化剂的表面结构和理化性质进行表征,探究Cu和Fe之间的协同促进作用对棕榈酸甲酯加氢制脂肪醇催化性能的影响.研究结果表明,在原位还原条件下,Fe物种由α-FeOOH转化为Fe3O4,Cu物种由Cu2(OH)2CO3 转化为Cu0.经过条件优化,在反应温度为 300℃,反应压力为 10 MPa H2,反应时间为 2h时,10Cu-G催化剂对棕榈酸甲酯的转化率达到了 99%以上,对十六醇的选择性接近 100%.结合表征结果、活性测试结果及反应过程中反应器内的温度和压力变化情况,提出如下反应机制:催化剂表面高分散的Cu0 物种和Fe3O4 表面丰富的Lewis酸位点协同参与了H2 活化解离和棕榈酸甲酯的活化与转化反应,H2 在Cu0 上解离成活泼H·,棕榈酸甲酯的C=O键在Fe3O4 表面的Lewis酸位点活化,生成的H·攻击活化后的C=O键,同时促进棕榈酸甲酯的解离生成十六醇,被O原子占据的Lewis酸位点与H2 发生反应,实现Lewis酸位点的再生.本研究为无Cr酯加氢催化剂的设计开发提供了新的思路.
关键词：铜基催化剂Fe3O4脂肪醇选择性加氢棕榈酸甲酯
分类号：X505(一般性问题)
资助基金：国家自然科学基金(22178060)国家自然科学基金(22378061)福建省自然科学基金资助项目(2024J09020)
论文发表日期：2025-06-30
在线出版日期：2025-08-15（本平台首次上网日期，不代表文献的发表时间）
页数：10( 176-185 )
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