钌二氧化钛催化剂催化甘油加氢
目前,甘油氢解反应主要采用Ru基、Pt基、Cu基和Ni基等催化剂. 研究表明,在反应温度较低时,Ru基催化剂的活性通常最高,其用量也比Cu基或Ni基催化剂少得多,这可降低生产能耗和催化剂成本;而Pt基催化剂价格昂贵,限制了它的工业应用.因此,Ru基催化剂广受关注.
Tomishige课题组发现, 以Ru/C为催化剂, 加入阳离子交换树脂(如Amberlyst-15或Amberlyst-70)作助剂, 可明显提高甘油氢解反应的活性和1,2-丙二醇选择性, 但该催化体系的热稳定性较差, 限制了它的实际应用. 贺德华课题组发现, 不管Re组分是以Re2(CO)10的形式加入, 还是直接负载于ZrO2或SiO2上, Ru基催化剂的活性均明显提高. Wang等研究了碳纳米管负载的Ru催化剂在甘油氢解反应中的性能, 发现当Ru金属粒径在5 nm左右时, 二元醇(1,2-丙二醇和乙二醇)收率可达50%, 但1,2-丙二醇选择性最高仅为60.3%. Balaraju等对比了浸渍法和沉积沉淀法制备的Ru催化剂在甘油氢解反应中的性能, 发现沉积沉淀法制备的催化剂更加稳定, 但1,2-丙二醇选择性低于64%.
由此可见, Ru基催化剂在甘油氢解反应中表现出较高的活性, 但1,2-丙二醇选择性不够高; 另外, 添加物对催化剂性能的影响规律也还不够清楚. 重庆科技学院化学化工学院陈华小组前期工作发现, TiO2是一种很好的Ru催化剂载体, 可与负载的金属Ru之间发生强相互作用。近期他们又采用浸渍法制备了负载型Ru/TiO2 催化剂, 利用X射线衍射、X射线光电子能谱、高分辨透射电镜、N2 吸附和电感耦合等离子体原子发射光谱等方法对催化剂进行了表征, 并考察了反应温度、H2 压力、甘油溶液浓度、催化剂用量和碱性添加物等因素对 Ru/TiO2 上甘油氢解反应性能的影响. 结果表明, 在170 ℃和3MPa的温和反应条件下, 以 LiOH为添加物, 甘油转化率和1,2-丙二醇选择性分别高达89.6%和86.8%.