Page 137 - 《精细化工》2023年第9期

第 40 卷第 9 期 精 细 化 工 Vol.40, No.9
20 23 年 9 月 FINE CHEMICALS Sept. 2023

催化与分离提纯技术
NiAl 复合催化剂催化乙酰丙酸加氢制备 γ-戊内酯

1
1
吕奇珅 ，李伟乐 ，唐 兴 1,2* ，孙 勇 1,2 ，曾宪海 1,2 ，林 鹿 1,2
（1. 厦门大学 能源学院，福建 厦门 361102；2. 福建省生物质清洁高值化技术工程研究中心，福建 厦
门 361102）

摘要：以 Ni(NO 3 ) 2 •6H 2 O、Al(NO 3 ) 3 •9H 2 O 和尿素为原料，通过尿素水解法合成了一系列 NiAl 复合催化剂，并
将其用于乙酰丙酸（LA）加氢反应，实现了在 1,4-二氧六环体系中、温和条件下高效催化 LA 转化为高价值生
物质基平台化合物 γ-戊内酯（GVL）。采用 XRD、H 2 -TPR、SEM、XPS 对催化剂进行了表征。结果表明，NiAl
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复合催化剂的高催化活性主要来自于 Ni 金属位点以及 Ni 与 Al 2 O 3 的相互作用。不同的 Ni/Al 物质的量比直接
影响金属 Ni 颗粒的粒径大小和分布，较大或较小 Ni/Al 物质的量比均会降低催化剂的活性。当 n(Ni)∶n(Al)=2∶
1、反应温度为 140 ℃、H 2 压力为 3 MPa、反应时间为 2 h 时，GVL 产率可达 100%。
关键词：非贵金属催化剂；乙酰丙酸；加氢还原；γ-戊内酯；1,4-二氧六环；催化技术
中图分类号：TQ235 文献标识码：A 文章编号：1003-5214 (2023) 09-1985-09

Hydrogenation of levulinic acid to γ-valerolactone catalyzed by

NiAl composite catalysts

1,2
2
1
1,2
1,2
LYU Qishen , LI Weile , TANG Xing 1,2* , SUN Yong , ZENG Xianhai , LIN Lu
（1. College of Energy, Xiamen University, Xiamen 361102, Fujian, China; 2. Fujian Engineering and Research Center
of Clean and High-Valued Technologies for Biomass, Xiamen 361102, Fujian, China）
Abstract: A series of NiAl composite catalysts, synthesized from Ni(NO 3) 2•6H 2O, Al(NO 3) 3•9H 2O and
urea via urea hydrolysis reaction and characterized by XRD, H 2-TPR, SEM, and XPS, were applied in the
hydrogenation reaction of levuliniv acid (LA). High-efficiency catalytic conversion of LA into high-value
biomasum-based platform compound γ-valerolactone (GVL) in 1, 4-dioxane system under mild conditions
was achieved. The results showed that the high catalytic activity of NiAl composite catalysts was primarily
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attributed to the Ni metal sites and the interaction between Ni and Al 2O 3. The size and distribution of metal
Ni particles were directly affected by the molar ratio of Ni/Al, and the activity of the catalyst was reduced
when the molar ratio of Ni/Al was too large or small. Under the conditions of n(Ni)∶n(Al)=2∶1, 140 ℃,
3 MPa H 2 and 2 h, the yield of GVL could achieve 100%.
Key words: non-noble metal catalyst; levulinic acid; hydrogenation reduction; γ-valerolactone; 1,4-dioxane;
catalysis technology

近年来，以生物质为原料制备各种高值化合物 及其酯类加氢还原合成 GVL [3-4] ，LA 经加氢转化为
和燃料越来越受到重视。其中，γ-戊内酯（GVL） GVL 的反应路线如下所示。LA 及其酯类中的羰基
[5]
被认为是一种极具应用前景的生物质基平台化合 经连续加氢和分子内酯化/酯交换后得到 GVL 。需
物，其通过多种催化途径可以进一步转化为其他高 要注意的是，LA 分子结构中羰基和羧基在催化剂表
附加值化学品、材料及液体燃料 [1-2] 。木质生物质中 面具有竞争吸附行为，而羧基在催化剂表面通常具
的纤维素和半纤维素组分都可以经乙酰丙酸（LA） 有更好的吸附能力，造成了 LA 直接加氢合成 GVL

收稿日期：2022-08-31; 定用日期：2023-01-29; DOI: 10.13550/j.jxhg.20220814
基金项目：广东省重点领域研发计划项目（2020B0101070001）；国家自然科学基金项目（22078275、21978248）；厦门大学校长基金
（20720190014）
作者简介：吕奇珅（1996—），男，硕士生。联系人：唐 兴（1987—），男，博士，副教授，E-mail: x.tang@xmu.edu。