| 聚多巴胺 修饰 Pt基催化剂选择加氢性能研究 | |
| Alternative Title | 无 |
| 张通 | |
| Thesis Advisor | 宋焕玲 |
| 2022-05-27 | |
| Degree Grantor | 中国科学院大学 |
| Place of Conferral | 北京 |
| Degree Name | 理学硕士 |
| Department | OSSO国家重点实验室 |
| Degree Discipline | 物理化学 |
| Keyword | 聚多巴胺 Pt基催化剂 α, β-不饱和醛 选择性加氢 |
| Abstract | α, β-不饱和醇是合成医药、香料以及其他精细化学品的重要中间体，通常由 α, β-不饱和醛选择性加氢而得。但是，不论是热力学上还是动力学上都更有利于 C=C的加氢，使得C=O双键的选择转化难度较大，对不饱和醇的选择性较低。因此，该选择性加氢过程在学术研究和工业应用中都具有重要意义。目前，工业上主要是通过均相催化过程来制备 α, β-不饱和醇，但是在使用中普遍存在分离、再利用困难和污染严重的问题。相反，多相催化体系具有易操作、环境友好等优点，符合绿色化学的要求，受到了学术界和工业界的广泛关注。其中Pt 基催化剂对氢气具有优异的活化能力，并且通过添加第二组分或以可还原金属氧化物为载体可以显著改善不饱和醇的选择性。然而，要想得到高活性、高选择性以及良好稳定性的催化剂仍然存在诸多的问题和困难，尤其针对空间位阻较小的巴豆醛或丙烯醛分子，高效获得不饱和醇的挑战很大。本论文以可还原性金属氧化物 Co3O4负载的 Pt 催化剂为重点，通过聚多巴胺（PDA）的修饰，一方面利用 Pt 与载体的相互作用，另一方面利用 PDA 进一步调控 Pt 的电子状态，以期提高 α, β-不饱和醛选择性加氢性能。研究结果主要体现在以下两个部：（1）采用浸渍法制备了 Pt/Co3O4 和 PDA 修饰 Co3O4 后负载的 Pt 催化剂（Pt/Co3O4@PDA），以巴豆醛为探针分子，进行了选择性加氢反应研究。结果表明，适量的 PDA 修饰，可在不降低巴豆醛转化率的情况下，提高巴豆醇的选择性。一系列表征结果显示这主要是由于聚多巴胺中含氮官能团与 Pt 之间的相互作用，改变了 Pt的电子状态，产生了有利于 C=O双键吸附的新活性位点以及促进了 H2 的溢流。此外，修饰后的催化剂对肉桂醛、糠醛以及甲基丙烯醛的选择性加氢反应也具有较好的催化性能。（2）鉴于 Pt/Co3O4@PDA 在糠醛（FAL）加氢反应中获得优异的糠醇选择性（>99.9%），以该反应为模型，对比研究了 Pt/Co3O4 与 Pt/Co3O4@6wt%PDA催化剂上选择性加氢的反应动力学。Pt/Co3O4 糠醛加氢反应活化能为 26.3±2.4 kJ/mol，与之相比 Pt/Co3O4@6wt%PDA，降低了一倍，为 12.1±1.1 kJ/mol。并通过实验获得了反应级数和速率方程表达式，分别为 r=1.8×10-3 [FAL][H2] 1.09 、r=2.73×10-3[FAL][H2] 0.47，Pt/Co3O4@6wt%PDA 的反应速率常数 k 更大，且对 H2的依赖性较小，即 PDA修饰后，H2 的活化解离能力增强，从而具有更好的加氢性能。动力学同位素效应(KIE)表明，H2 的解离活化可能是该反应的速控步，进一步证明Pt/Co3O4@6wt%PDA更有利于H2 的解离活化。不同溶剂对催化性能的影响表明，溶剂溶解 H2 的能力不是影响加氢反应的关键因素。相对而言，质子性溶剂更有利于加氢反应，归因于它们可以在 H2 与反应物进行 H交换的过程中起到桥梁作用。 |
| Other Abstract | 无 |
| MOST Discipline Catalogue | 理学 |
| Pages | 87 |
| Document Type | 学位论文 |
| Identifier | http://ir.licp.cn/handle/362003/30049 |
| Collection | 羰基合成与选择氧化国家重点实验室（OSSO） |
| Affiliation | 1.中国科学院兰州化学物理研究所; 2.中国科学院大学 |
| Recommended Citation GB/T 7714 | 张通. 聚多巴胺 修饰 Pt基催化剂选择加氢性能研究[D]. 北京. 中国科学院大学,2022. |
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