CeO₂的制备及其在丙三醇羰基化制丙三醇碳酸酯中催化性能的研究

【作者】 刘佳雄； 李宇明； 张娟； 李亚晋； 贺德华；

【机构】 清华大学化学系；

【摘要】 将生物柴油生产过程的副产物丙三醇转化为具有更高附加值的产品,如丙三醇碳酸酯等,具有重要的意义。本文使用2-氰基吡啶作为脱水剂,研究了不同形貌、粒径的CeO2在丙三醇与CO2直接生成丙三醇碳酸酯中的催化性能,并对催化剂构效关系做了分析。CeO2用传统沉淀法、水热法以及柠檬酸溶胶凝胶法制备。三种制备方法合成了三种不同样貌的CeO2,分别是纳米颗粒、纳米棒和海绵状氧化铈。由表1可知,三种CeO2在丙三醇/2-氰基吡啶/DMF体系中均具有较好的催化性能,其中以水热法制备的CeO2纳米棒具有最好的活性。氧化铈的催化活性一般与其碱性位以及氧还原性质有关。从表1中可以看出,CeO2纳米棒具有最多的碱性位以及氧空位浓度,催化效果最好;海绵状氧化铈具有中等强度的碱性位以及最低的氧空位浓度,反应效果最差,说明碱性位和氧缺陷浓度同时影响催化剂的活性,且缺陷位浓度的影响更大,该结果与文献分析一致,即醇类在CeO2上的活化是在路易斯酸性位Ce原子上[1],催化剂碱性位有利于CO2的吸附解离[2],而CeO2催化2-氰基吡啶水解的活性位点是低配位的Ce离子(Ce LC)和暴露的氧原子(O)[3]。更多还原