葡萄糖催化氧化制备葡萄糖酸钠

论文摘要

葡萄糖酸及其衍生物（葡萄糖酸盐、葡萄糖酸内酯等）在医药、化工、食品等行业有着广泛的用途,合成方法主要有葡萄糖的生物发酵法和催化氧化法。与生物发酵法相比,催化氧化法具有生产工艺简单,成本低,反应速度快等特点,被业界视为最具推广价值的合成方法。然而,单组分Pd/C催化剂在反应过程中普遍存在失活快、产物选择性较低等问题,使该合成途径的固有经济性未能充分彰显,严重影响了该方法的推广。为此,本论文采用双组分催化剂并系统地考察了其制备方法对催化性能的影响,探讨了提高催化剂活性和产物选择性的方法与途径,并对葡萄糖催化氧化反应的工艺条件进行优化,获取最佳的工艺操作参数,试验的初步探索为今后工作广泛而深入地展开打下了基础。论文的主要研究成果如下:1.采用单组分催化剂Pd/C,葡萄糖的转化率较低（<40 %）,葡萄糖酸钠的选择性也不高（<85 %）,单金属组分对副反应的活性较高;2.采用双组分催化剂提高了葡萄糖的转化率和目的产物的选择性。助剂的加入调变了主催化剂的电子结构,改善了催化剂性能,葡萄糖酸钠的时空收率与同类文献报导的相近;3.通过对催化剂制备过程中各因素的考察,分析其对催化剂性能的影响,不断优化制备条件以获得性能最佳的催化剂;Pd-Mo催化剂对反应有很高的选择性（>95 %）,以及较好的活性（>60 %）;Pd-Cu催化剂的活性较高（>64 %）,选择性高于90 %;4.采用特殊的制备方法,包括:自制炭材料,它具有凹坑型的表面,无内部孔道结构,金属只能负载到外表面,利于研究活性金属在外表面分布时的催化性能;多步骤还原法,该方法制备的催化剂,数十个纳米级别的金属粒子高度分散在活性炭的表面,其中Pd-Mo催化剂活性有较大的提高。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 文献综述
• 1.1 引言
• 1.2 葡萄糖酸的合成方法研究
• 1.2.1 生物发酵法
• 1.2.2 均相化学氧化法
• 1.2.3 电解氧化法
• 1.2.4 多相催化氧化法
• 1.3 本论文工作的提出及内容
• 第二章 实验部分
• 2.1 化学试剂及实验仪器
• 2.2 催化剂的活性评价
• 2.2.1 反应装置示意图
• 2.2.2 定量测定方法
• 2.3 催化剂表征
• 2.3.1 X-射线衍射分析（XRD）
• 2.3.2 热重分析（TGA）
• 2.3.3 扫描电镜分析（SEM）
• 2.3.4 程序升温还原（TPR）
• 第三章 催化剂制备工艺对葡萄糖氧化反应的影响
• 3.1 单金属Pd催化剂
• 3.1.1 Pd /AC催化剂的制备及反应条件
• 3.1.2 Pd负载量的影响
• 3.1.3 反应温度的影响
• 3.2 双组分催化剂
• 3.2.1 双金属催化剂的制备
• 3.2.2 助剂添加的影响
• 3.2.3 双金属含量配比的影响
• 3.3 催化剂制备条件的影响
• 3.3.1 还原过程升温速率的影响
• 3.3.2 还原温度对催化剂性能的影响
• 3.3.3 金属组分负载顺序的影响
• 3.3.4 焙烧温度的影响
• 3.3.5 活性炭预处理的影响
• 3.3.6 金属前驱体还原方式对催化性能的影响
• 3.3.7 活性炭颗粒度的影响
• 3.3.8 几种特殊制备方法
• 3.4 小结
• 第四章 反应条件对葡萄糖氧化反应的影响
• 4.1 反应温度的影响
• 4.2 反应时间的影响
• 4.3 催化剂用量的影响
• 4.4 搅拌速度的影响
• 4.5 氧气流量的影响
• 4.6 葡萄糖溶液初始浓度的影响
• 4.7 酸性条件下的情况
• 第五章 结论
• 参考文献
• 致谢