Page 165 - 《精细化工》2020年第6期
P. 165

第 6 期                 徐海升,等: Ni 2 P/Fe-HAP 催化剂的表征及其苯酚加氢表面作用机理                           ·1231·


                 由表 2 可见,在相同实验条件下,Ni 2 P/Fe-HAP                会脱附,所以反应依然可以稳定进行。
            催化剂的催化活性和选择性均是最高的。未负载活
            性组分时,改性载体 Fe-HAP 的催化活性高于 HAP,
            负载活性组分后的催化活性高于未负载时的催化活
            性;负载相同活性组分的条件下,Ni 2 P/Fe-HAP 的
            催化活性和选择性均高于 Ni 2 P/HAP。结合 BET 和

            XRD 表征结果分析,Ni 2 P/Fe-HAP 不仅能提供反应                           图 8    碱性位点对环己酮的稳定机理
            吸附-脱附的场所,而且活性组分均匀分散在载体表                            Fig. 8    Stabilization mechanism of cyclohexanone at basic
                                                                     sites
            面,促使催化反应能够充分发生。说明 Ni 2 P 与
            Fe-HAP 之间有较好的协同作用,对苯酚选择性加氢
            制环己酮有很好的促进作用,有效提高了苯酚转化                             3   结论
            率和环己酮选择性。
                                                                   采用浸渍法和离子交换法制备了 Ni 2 P/Fe-HAP
            2.3    催化剂表面作用机理                                   催化剂,并将其用于苯酚选择性加氢制环己酮,结
                 苯酚的吸附方式有两种          [28] ,其与催化剂表面的
                                                               果表明:
            酸碱性密切相关,如图 7 所示。在酸性位点(图 7b),
                                                                  (1)对于负载型 Ni 2 P/Fe-HAP 催化剂,从 BET
            苯环以共平面的方式吸附在载体上,这种吸附方式
                                                               数据和 SEM 表征结果可知,Fe-HAP 较大的比表面
            使得苯环和载体之间的相互作用较强,所以更容易
                                                               积不仅可以使活性组分均匀分散于其表面提高催化
            生成环己醇;在碱性位点(图 7a),苯环以非共平
                                                               活性,还可提供大而有效的反应场所。
            面的方式吸附在载体上,这种吸附方式使得苯酚和
                                                                  (2)碱性 Fe-HAP 载体对环己酮 α-H 的活化作
            环己酮在催化剂表面的吸附能力产生显著差异,此
                                                               用可以阻止环己酮过度加氢,从而提高环己酮选择
            时催化剂上的苯酚吸附量约是环己酮吸附量的 5                             性。另外,环己酮在亲水性的 Fe-HAP 表面可以快
            倍,所以有利于环己酮的吸附与脱附                  [29-30] 。由催化
                                                               速脱附,这是抑制环己酮进一步加氢的另一个原因。
            性能数据发现,Ni 2 P/Fe-HAP 可高效催化苯酚选择
                                                                         3+
                                                                  (3)Fe 的引入使得 Fe-HAP 载体的比表面积、
            性加氢制备环己酮反应,苯酚转化率为 65.73%,环
                                                               平均孔径、孔体积均显著增大,使得 Ni 2 P/Fe-HAP
            己酮选择性达 85.47%,催化剂选择性比 Ni 2 P/Al 2 O 3
                                                               催化剂活性组分分散更加均匀,孔结构更趋合理。
            高 30.08%,由此说明苯酚是以非共平面的方式吸附
            在 Fe-HAP 载体表面      [31-32] 。                       参考文献:
                                                               [1]   XU  H  S  (徐海升),  WANG  B  (王博),  WANG  H  (王豪).  Research
                                                                   progress of catalysts for hydrodeoxygenation of bio-oils[J]. Modern
                                                                   Chemical Industry (现代化工), 2017, 37(1): 50-54.
                                                               [2]   WANG H,  RUAN H,  FENG M,  et  al. One-pot process  for
                                                                   hydrodeoxygenation  of  lignin  toalkanes  using  Ru-based  bimetallic
                                                                   and bifunctional catalysts supported on zeolite Y[J]. ChemSusChem,

                                                                   2017, 10(8): 1846-1856.
                           图 7    苯酚吸附方式                       [3]   WANG H, DENG T, WANG Y, et al. Efficient catalytic system for
                       Fig. 7    Phenol adsorption model           the  conversion  of  fructoseinto  5-ethoxymethylfurfural[J].  Bioresource
                                                                   Technology, 2013, 136(5): 394-400.
                 苯酚以非共平面的方式通过酚羟基与 Fe-HAP                       [4]   GUO  S  J  (郭姝君),  LU  J  X  (鲁俊祥),  CHANG  J  (常杰),  et  al.
                                                                   Rsearch  progress  of  the  upgrading  of  bio-oil[J].  Modern  Chemical
            的相互作用被吸附到 Fe-HAP 载体表面。被吸附并                             Industry (现代化工), 2016, 36(7): 37-41.
            极化的苯酚和两分子 H 2 反应得到环己烯醇,然后环                         [5]   ZHANG  X  H,  TANGW  W,  ZHANG  Q,  et  al.  Production  of
                                                                   hydrocarbon  fuels  from  heavy  fraction  of  bio-oil  through
            己烯醇很快地通过酮-烯醇互变异构得到环己酮。这                                hydrodeoxygenative upgrading with Ru-based catalyst[J]. Fuel, 2018,
            一步异构会打断原酚羟基的氢氧键,从而使环己酮                                 215: 825-834.
                                                               [6]   LI C R (李晨芮),  LUO  H  (罗昊),  SUN  Y  W  (孙越伟),  et  al.
            从载体上脱附。除了环己酮的快速脱附可以避免进
                                                                   Hydrogenation  of  phenol  over  Ni2P/ZrO2  catalysts[J].  Chemical
            一步过度加氢之外, Fe-HAP 载体对环己酮 α-H 的活                         Industry and Engineering Progress (化工进展), 2018, 37(3): 1008-1013.
            化作用也会阻止过度加氢。如图 8 所示,碱性位点                           [7]   GUMINA  B,  MAURIELLO  F,  PIETROPAOLO  R,  et  al.
                                                                   Hydrogenolysis of sorbitol into valuable C3-C2 alcohols at low H2
            会活化酮羰基的 α-H,并通过诱导效应削弱酮羰基,                              pressure  promoted  by  the  heterogeneous  Pd/Fe3O4  catalyst[J].
            从而提高氢对羰基 π 键的进攻难度。虽然这一作用                               Molecular Catalysis, 2018, 446: 152-160.
                                                               [8]   XU  H  S  (徐海升),  WANG  H  (王豪),  WANG  B  (王博).  Advance
            可能会影响酮-烯醇互变异构平衡降低反应速率,但                                research  on  hydrodeoxygenation  catalysts  of  biofuel[J].  Biomass
            是因为环己酮和载体之间的相互作用很弱,很快就                                 Chemical Engineering (生物质化学工程), 2017, 51(6): 55-61.
   160   161   162   163   164   165   166   167   168   169   170