摘要: 过氧化氢(H2O2)是一种重要的无机化学品,被广泛应用于纸浆和织物漂白、化学品合成和环境保护等领域,随过氧化氢应用领域的不断拓宽,需求量也在持续增加。目前,蒽醌法是制备过氧化氢的主要方法,制备流程主要由以下几步组成:蒽醌与氢气反应生成氢蒽醌和... 展开 过氧化氢(H2O2)是一种重要的无机化学品,被广泛应用于纸浆和织物漂白、化学品合成和环境保护等领域,随过氧化氢应用领域的不断拓宽,需求量也在持续增加。目前,蒽醌法是制备过氧化氢的主要方法,制备流程主要由以下几步组成:蒽醌与氢气反应生成氢蒽醌和四氢氢蒽醌,通过氧气或空气氧化转变为蒽醌和四氢蒽醌(统称为有效蒽醌),同时生成产品过氧化氢。然而,在蒽醌氢化和氧化过程中,部分蒽醌分子发生结构变化,转变为不具备过氧化氢生成能力的蒽醌降解物,降解物的形成将影响产品过氧化氢的质量。目前,工业上使用的蒽醌加氢催化剂主要为负载型Pd催化剂和兰尼镍催化剂,Pd催化剂在蒽醌加氢反应中表现出优良的活性和选择性,但Pd价格昂贵、资源稀缺;兰尼镍催化剂容易被工作液中的过氧化氢毒化,具有可燃性且失效后难以重复使用和处理,很大程度上限制了兰尼镍催化剂的使用,因此研究新型的催化剂制备方法以获得高活性和高选择性的非贵金属催化剂,引起了学者的广泛关注。 本论文以镍铝层状复合金属氢氧化物(NiAl-CO3-LDHs)为前驱体,制备了系列不同Ni/Al原子比(2∶1-4∶1)的Ni/Al2O3催化剂,并将其应用于蒽醌加氢反应中,考察了还原温度和Ni/Al原子比对催化剂蒽醌加氢性能的影响。研究结果表明,当Ni/Al原子比为2∶1,还原温度为500℃时,Ni/Al2O3催化剂蒽醌加氢性能最高。随Ni/Al原子比的增加,催化剂蒽醌加氢性能降低。此外,重点考察了助剂(Fe、La和Zr)修饰对Ni/Al2O3-2∶1催化剂结构和蒽醌加氢性能的影响。结果表明,助剂的添加显著提高了Ni/Al2O3-2∶1催化剂的蒽醌加氢活性和选择性,且助剂La修饰的催化剂表现出最高的加氢活性和选择性。活性的提高可归因于助剂的添加减小了Ni颗粒的平均粒径并促进活性组分Ni的高分散。选择性的提高是由于助剂的电子效应,使Ni表面电子云密度增大,减弱了催化剂对蒽醌加氢产物的吸附。进一步考察了助剂La掺杂量对Ni/Al2O3-2∶1催化剂蒽醌加氢性能的影响。结果表明,La修饰的Ni/Al2O3-2∶1催化剂蒽醌加氢活性均得到提高。当La掺杂量为2％时,与Ni/Al2O3-2∶1催化剂相比,催化剂蒽醌加氢活性提高了20.7％,并表现出最高的蒽醌加氢选择性。当La掺杂量进一步提高,蒽醌加氢性能降低,可能原因为催化剂的活性中心被镧物种覆盖。 目前工业上使用的蒽醌降解物再生催化剂为浸渍法制备的NaOH/γ-Al2O3催化剂,其存在再生效果不好,使用寿命短等问题。本文以具有高比表面和丰富孔结构的球形γ-Al2O3为载体,采用水热合成法在其表面原位生长了 CaAl-NO3-LDHs前驱体,焙烧后制得CaAl-MMO/γ-Al2O3固体碱再生催化剂(MMO:复合金属氧化物)。通过XRD、SEM、BET和CO2-TPD等手段对催化剂的晶体结构、微观形貌、比表面积和表面碱量进行表征,并考察了CaAl-MMO/γ-Al2O3固体碱催化剂的蒽醌降解物再生性能。研究结果表明,当CaO负载量为20 wt％时,与浸渍法制备的0.20-CaO/γ-Al2O3再生催化剂相比,CaAl-MMO/γ-Al2O3催化剂的蒽醌再生活性提升了77％。 收起