改性的NiB非晶态合金催化葡萄糖氢解制备低碳二元醇

采用化学还原法制备了NiB非晶态合金催化剂,并引入W、Mo对NiB催化剂进行改性,利用X射线衍射、N_2物理吸附、电感耦合等离子体发射光谱、透射电子显微镜和氢气程序升温脱附等手段表征了催化剂的物理化学性质,考察了其催化葡萄糖氢解制备乙二醇、丙二醇等低碳二元醇的催化性能,并进一步探讨了W在葡萄糖氢解中的作用。结果表明:W、Mo引入NiB非晶态合金可以改变催化剂微结构,促进葡萄糖氢解过程中C—C键的断裂,并催化葡萄糖氢解生成低碳二元醇;W的断键能力要优于Mo,NiWB催化葡萄糖氢解得到的乙二醇和1,2-丙二醇的收率分别为37.0%和11.3%,而NiMoB的乙二醇、1,2-丙二醇收率分别为6.6%和8.9%;W改性的NiB非晶态合金同时具备加氢和断键能力,是一种具有应用前景的糖醇氢解新型催化剂。

Ni-W_2C催化葡萄糖氢解制备低碳二元醇反应机理研究

采用HPLC、LC-MS、GC-MS等分析手段对不同工艺条件下Ni/W_2C催化葡萄糖加氢转化的中间产物及终产物进行定性定量分析,研究了葡萄糖加氢转化过程的反应机制和历程。研究发现:葡萄糖加氢转化过程中同时平行发生了加氢、异构和逆向羟醛缩合(氢解)三类反应;葡萄糖发生加氢反应能够得到六元醇且其不会再进一步转化,发生逆向羟醛缩合反应主要生成乙二醇(C_2产物),发生异构反应则可生成果糖,其进行逆向羟醛缩合的产物则为1,2-丙二醇和甘油(C_3产物);高浓度葡萄糖条件下,其异构产物果糖发生脱水反应生成的5-HMF浓度过高发生聚合,进而导致结焦。根据葡萄糖加氢转化的反应网络,提出了调控反应过程中C_2产物和C_3产物分布的策略,并通过增加催化剂用量来加快果糖脱水的竞争反应速率(加氢、氢解),进而实现了高浓度(10%,质量分数)葡萄糖的加氢转化。此外,葡萄糖加氢转化过程中存在明显的浓度效应,反应物浓度越低,越有利于发生逆向羟醛缩合反应,反之则有利于发生加氢反应。