田 媛, 单玉华, 施 骏, 万 宇, 郑一天, 冯洋洋, 李明时, 鲁墨弘



氢气氛中Ni/羟基磷灰石催化乙醇合成正丁醇

田 媛, 单玉华, 施 骏, 万 宇, 郑一天, 冯洋洋, 李明时, 鲁墨弘

(常州大学 江苏省先进催化与绿色制造协同创新中心, 江苏 常州 213164)

正丁醇是重要的化工原料和理想的生物质燃料。 今对在不同气氛中，以羟基磷灰石(HAP)负载镍催化剂(Ni/HAP)催化乙醇直接合成正丁醇进行了研究。通过溶胶-凝胶法制备Ni/HAP，并用X射线粉末衍射(XRD)、氮气吸附脱附(BET)、电感耦合等离子体发射光谱(ICP-AES)、透射电镜(TEM)及扫描电镜-X射线能量散射谱(SEM-EDX)与对其进行表征。考察了反应气氛(N2、H2)、Ni负载量和反应条件对乙醇转化率和正丁醇选择性的影响。结果表明：以12% Ni/HAP 为催化剂，在300℃ 、H2气相空速(GHSV)为3000 h-1、乙醇液相空速(LHSV)为2.0 h-1条件下，在H2气氛中反应，乙醇转化率达15.6% ，正丁醇的选择性为83.6%，催化剂性能在128 h内没有明显下降；较在N2气氛中反应，乙醇的转化率提高了2倍，正丁醇的选择性提高了4.2倍，催化剂活性稳定性提高了3倍。

乙醇；Ni/羟基磷灰石；催化剂；正丁醇；氢气氛

1 前 言

正丁醇是一种重要的化工原料，广泛用于增塑剂与表面活性剂生产、有机中间体合成及有机溶剂。正丁醇还是一种较乙醇性能优异的发动机燃料，能与汽油任意互溶、对现有发动机和管路没有腐蚀。正丁醇的能量密度(29 MJ×L-1)与汽油接近(32 MJ×L-1)，而目前广泛使用的乙醇，其能量密度(19.6 MJ×L-1)只是汽油的61%[1]。另外，正丁醇的汽化热(0.43 MJ×Kg-1)只有乙醇的一半(0.92 MJ×kg-1)，与汽油的(0.36 MJ×kg-1)接近，从而具有更好的发动机冷启动性能[2]，说明正丁醇是更理想的替代燃料。……