《NiP改性Fe3O4用于糠醇加氢制四氢糠醇的研究》由会员分享，可在线阅读，更多相关《NiP改性Fe3O4用于糠醇加氢制四氢糠醇的研究（4页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、NiP/改性 Fe3O4用于糠醇加氢制四氢糠醇的研究 宋云, 李伟*，张明慧, 陶克毅 （南开大学化学学院新催化材料科学研究所，天津 300071） 四氢糠醇，又称四氢呋喃2甲醇，是重要的有机溶剂和精细化工原料1-2。 在电子化学品和助焊剂上是一种良好的助焊溶剂，是树脂、涂料、油脂的良好溶 剂也是制作二氢呋喃，四氢呋喃，赖氨酸，长效维生素 B1 的原料。还可用来制取 聚酰胺类塑料，在印染上用作润滑油，分散剂和药品的脱色脱臭剂。 研究表明，非晶态合金其催化活性高于相应的晶态合金，有特殊的选择性， 且成本较低，不会造成污染，是一种新型绿色催化材料3-6。在前段的工作中，已 经得到非晶态合金催化剂
2、NiB/SiO2用于糠醇加氢具有良好的催化活性，但是它也 存在一定的缺点，由于颗粒细小，反应后催化剂分离回收较难的问题，相对制约 了细颗粒催化剂在工业生产中的应用。近年来，细颗粒磁性非晶态 Ni 催化剂和磁 稳定流化床的研制，为新型催化剂的研制及其在工业上的应用开辟了新的途径 7-11。由于 Fe3O4具有强磁性，可以利用磁性进行分离沉降，而 NiB 负载在 SiO2 上具有好的加氢效果，故本文就用 SiO2对 Fe3O4进行改性，最终得到效果好且易 沉降的 NiP/改性 Fe3O4催化剂。 1.实验部分实验部分 1.1 催化剂的制备催化剂的制备 1.1.1 镀液的制备 NiP 镀液：取硫酸镍
3、溶于一定量的水中，加酒石酸钾钠进行络合，再加入次亚 磷酸钠，用氨水调节 PH 值到 10。 NiB 镀液：取硫酸镍溶于一定量的水中，用氨水进行络合并调节 PH 值到 10， 再加入硼氢化钾，搅拌均匀。 1.1.2 溶胶凝胶法制备改性的 Fe3O4 载体 取四氧化三铁溶于偏硅酸钠的水溶液中，70超声搅拌，并滴加 HCl 至 PH 6 ，抽滤，水洗，醇洗，烘干。 基金项目：国家科技攻关计划项目（2004BA314C） ；天津市自然科学基金（重点） （033802511） 联系作者：李伟，电话：02223508662，E-mail： 作者简介：宋云（1981），女，湖北荆州人，硕士研究生，从事多相催
4、化方面的研究E-mail: 1.1.3 NiP/改性 Fe3O4催化剂的制备 将制备好的载体浸渍在硝酸银水溶液中，避光搅拌 4 h，抽滤，晾干，烘干， 80 目过筛，即可制得催化剂前体（Ag 上量 2000 ppm）。采用化学镀的方法，先 镀 NiB，再镀 NiP。 1.2 活性评价及产物分析活性评价及产物分析 采用制备的催化剂，糠醇加氢反应在 WDF025 型高压釜中进行。糠醇和乙 醇量分别为 60 ml，催化剂占糠醇量的 5.3%（干重）。反应结束后冷却取样，采用 气相色谱仪对采集的样品进行分析。 2.结果和讨论结果和讨论 2.1 Fe3O4改性时间的确定改性时间的确定 在制备改性载体 F
5、e3O4时，将其超声搅拌的时间分别定为 0.5h，1h，1.5h，将 制备好的载体烘干后称量 m，得到 m（1.5h）m（1h），m（1h）略大于 m（0.5h），说明在 初期 SiO2的包覆量增加较快，0.5h 后包覆反应趋于平稳，1h 后反应基本结束，故 可将搅拌时间定为 1h。 2.2 IR 分析分析 图 1 是 Fe3O4（a）、SiO2/Fe3O4（b）的红外谱图。图 1 中谱线 a 是 Fe3O4的红 外谱线，573cm1处的吸收峰是 Fe3O4的特征峰，1637.00 cm1为OH 的弯曲振 动； 在图 1 谱线 b 中， 1092.00 cm1处的强吸收峰是由 SiO2膜的 S
6、iOSi 键的反 对称伸缩振动引起的， 798.00 cm1为 SiOSi 的对称伸缩振动引起的峰， 463.00 cm1处的吸收峰为 OSiO 的弯曲振动引起的，961.00 cm1为 SiO 的对称伸 缩振动引起的峰，1637.00 cm1为OH 的弯曲振动引起的峰，表明形成了无定型 SiO2，而 Fe3O4的特征峰强度明显减弱，同时其特征峰向高波方向移动，这是由于 SiO2在 Fe3O4表面形成了强相互作用，进而对 Fe3O4的特征峰产生了影响。 2.3 NiP/Fe3O4和和 NiP/改性改性 Fe3O4的催化性能比较的催化性能比较 以糠醇加氢为探针反应，以 NiP/Fe3O4 和 N
7、iP/改性 Fe3O4为催化剂在相同的 条件下， 分别对其进行了评价， 结果如表 1 所示。 从表中可以看出： NiP/改性 Fe3O4 的糠醇转化率 99.8，为 NiP/Fe3O4的 5.5 倍，且反应时间大大缩短。说明 SiO2 改性后的 Fe3O4制得的催化剂对糠醇加氢反应具有较高的催化活性。 表 1 不同载体的催化剂活性评价结果 表 1 不同载体的催化剂活性评价结果 Tab.1 The activity of catalysts on different carriers 催化剂 反应时间(h) 糠醇转化率(%) 四氢糠醇选择性(%)NiP/Fe3O4 7 18.0 100.0 Ni
8、P/改性 Fe3O4 2.5 99.8 98.6 注：温度 120 ，压力 2.83.0 MPa，转速 800 rpm 40003500300025002000150010005000.050.100.150.200.250.300.350.400.450.500.550.600.65Wavenumber cm-1b SiO2/Fe3O4 a Fe3O4573.00893.001391.001637.00463.00578.00798.00 961.001092.001385.001637.00ab图 1 图 1 Fe3O4和和 SiO2/Fe3O4的红外光谱图 的红外光谱图 Fig.1 In
9、frared Spectroscopy of Fe3O4 and SiO2/Fe3O4 3.结论结论 1.载体在 70超声搅拌，并滴加 HCl 至 PH 为 6 时，1h 包覆基本完成。 2.SiO2改性后的 Fe3O4的特征峰强度明显减弱，说明 SiO2包覆在 Fe3O4的表 面； Fe3O4的特征峰向高波方向移动， 是由于 SiO2在 Fe3O4表面形成了强相互作用， 进而对 Fe3O4的特征峰产生了影响。 3.Fe3O4经 SiO2改性后，制得的催化剂的活性大大提高，糠醇的转化率为 99.8%，提高了 5.5 倍，且反应时间大大缩短。由于该催化剂对糠醇加氢反应具有 较高的催化活性，并具有
10、可利用其磁性沉降的特点，具有广泛的应用前景。 关键词：关键词：改性；Fe3O4；SiO2；NiP；糠醇；加氢 Study for Hydrogenation of Furfuryl Alcohol to Tetrafurfural Alcohol on NiP/Modified Fe3O4 Song Yun, Li Wei, Zhang Ming-hui, Tao Ke-yi (College of Chemistry, Nankai University, Tianjin 300071, China) Abstract :The modified Fe3O4 were prepared by
11、 sol-gel solution with sodium silicate as raw material. The samlpes were made under 70 for 1 h while pH to 6. The prepared samples were characterized by IR. According to the IR, it was inferred that the Fe3O4 were coated by SiO2 with the diagnostic apices of Fe3O4 weakened obviously. The diagnostic
12、apices of Fe3O4 were closed to high wave, as there is strong effection between SiO2 and Fe3O4. The NiP/reconstructive Fe3O4 was prepared by power electroless plating method, and the catalytic activity were also evaluated on the hydrogenation of furfuryl alcohol to tetrahydrofurfural alcohol. Compare
13、d to NiP/Fe3O4, the catalytic activity of NiP/modified Fe3O4 improved about 5.5 times. This kind of catalysts showed a promising future for practical application due to its magnetism. Keywords: modified; Fe3O4; SiO2; NiP; furfuryl alcohol; hydrogenation 参考文献 参考文献 1 赵会吉, 刘晨光. 糠醇加氢制四氢糠醇催化剂的研究J. 精细化工,
14、2001, 18(6): 332-334 2 肖楠, 陈晓春, 闫艳娇,等. 一种负载型镍基催化剂上糠醇液相加氢制四氢糠醇的实验研究J. 北京化工大学学报, 2005, 32(1): 39- 42 3 李伟, 张明慧, 王鹏飞，等. 粉末化学镀法制备 NiB/NaBETA 催化剂及其加氢催化性能J. 应用化学, 2004, 21(3): 231-234 4 Wang Laijun, Zhang Minghui, Li Wei, et al. Effecy of TiO2 Support on the Composition, Morphology and Catalytic Property
15、of the NiB Amorphous Alloy CatalystJ. Chin. Chem. Lett., 2004, 15(11): 1357-1360 5 王来军, 张明慧, 李伟, 等. 非晶态合金催化剂 NiB, NiB/TiO2的制备, 表征及其环丁烯砜加氢催化活性的研究J. 分子催化, 2003, 17(6): 450-455 6 Wang Laijun, Zhang Minghui, Li Wei, et al.Preparation of Supported NiB Amorphous Alloy Catalysts by Powder Electroless Plati
16、ngJ. Chin. J. Catal., 2005, 26(2): 91-92 7张冠东,官月平,单国彬,安振涛,刘会洲.纳米 Fe3O4颗粒的表面包覆及其在磁性氧化铝载体制备中的应用.J过程工程学报, 2002, 2(4): 319-324 8廖振华,陈建军,姚可夫,赵方辉,李荣先.磁性纳米 TiO2/SiO2/Fe3O4光催化剂的制备及表征.J无机材料学报,2004, 19(4): 749-754 9任欢鱼,庄虹,刘勇健.Fe3O4纳米颗粒的表面改性.J化学研究,2003, 14(1):11-13 10邹健,高家诚,王勇,李易东,文敏.纳米 TiO2表面包覆致密 SiO2膜的试验研究.J材料科学与工程学报,2004, 22(1):71-73 11包淑娟,张校
