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球磨法合成钒基催化剂及其催化生物质制备甲酸

2021-02-04覃潇雅李佳璐丁永祯申锋

农业环境科学学报 2021年1期
关键词:催化剂

覃潇雅,李佳璐,丁永祯,申锋

(农业农村部环境保护科研监测所,天津 300191)

甲酸作为一种小分子有机酸,广泛应用于化工、纺织品、医药、橡胶等领域[1-4]。此外,甲酸可以在Cr、Co、Ni、Cu 等催化剂作用下进一步分解为氢气[5],是氢能源的重要载体,最高容量可达53.4 g·L-1[6],达到美国能源部设立的氢载体条件(40 g·L-1)。氢能是除核能之外发热值最高的二次能源,其燃烧的最终产物是水,是一种公认的极具应用前景的绿色清洁能源。因此,催化转化生物质基碳水化合物产甲酸,不仅能够实现可再生农林废弃物资源向高附加值化学品的有效转化,而且对于氢能的生产储存也具有十分重要的意义。

目前,均相类催化剂如FeCl3、VOSO4和金属卟啉等[7-9],常用来催化转化碳水化合物产甲酸。例如,在1.65 MPa O2氛围下,Fe(2SO4)3催化葡萄糖转化为甲酸的产率为39.7%[10]。此外,含V 氧化物具有较强的氧化能力,对甲酸具有较高的选择性,能将葡萄糖高效催化转化为甲酸。例如,Wang 等[11]制备了NaVO3催化剂,其在较温和的水热条件下催化葡萄糖转化为甲酸产率为42.8%。研究发现,相比于其他金属,V具有更高的催化活性转化葡萄糖。因此,目前的均相催化剂大部分都含有V,如H5PV2Mo10O40和K5V3W3O19等。大部分均相催化剂转化葡萄糖制甲酸的产率为40%~70%。均相催化剂虽能有效转化碳水化合物产甲酸,但存在无法回收利用、与产物难分离等不足。因此,开发能与反应体系实现有效分离并且能够循环使用的固体催化剂对于碳水化合物定向转化具有重要意义。

浸渍法是目前制备金属负载型固体催化剂最常用的方法。……

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