过渡金属催化剂在非均相碱性环境中催化氧化甘油的研究

随着生物柴油取代化石燃料步伐的加快，为生物柴油的副产物甘油寻求理想出路已成为该产业亟待解决的难题。本项目针对甘油氧化反应惯用贵金属催化剂和均相碱性介质的现状，提出用过渡金属催化剂和非均相碱性中心催化氧化甘油。用共沉淀法、溶胶-凝胶法、模板剂法等制备出层状或介孔结构的载体，并构建出催化氧化活性中心和碱性中心。用ICP、XRD、TEM、XPS、BET和CO2-TPD等测定催化剂的组成、结构和性质。用Gauss 03计算层间离子的空间结构和尺寸。在选择性催化氧化的甘油反应中研究非均相碱性环境、双中心协同效应和载体结构对催化性能的影响，以确定催化剂的构效关系，揭示活性中心来源和反应机理。.本项目首次提出了利用过渡金属催化剂在非均相碱性环境中催化氧化甘油，以提高甘油的转化率和主产物的选择性，使甘油氧化技术更具工业化前景。这将不仅为甘油的选择性催化氧化提供科学依据，而且有助于生物柴油产业的蓬勃发展。

随着生物柴油取代化石燃料步伐的加快，为生物柴油的副产物甘油寻求理想出路已成为该产业亟待解决的难题。本项目在详细分析甘油氧化反应机理的基础之上，构建出以下固体催化剂：Lewis碱中心和催化氧化活性中心共存的催化剂，不同配体的铬配合物催化剂，不同金属活性中心的Schiff碱催化剂，疏水性各异的铬配合物催化剂，重点考察了以上催化剂在甘油选择性催化氧化中的催化性能。研究结果表明，含铜类水滑石在甘油氧化生成甘油酸的反应中显示了较好的催化活性，催化剂的结构优化和碱性金属的引入将改善其催化性能；继而在铜金属催化氧化活性中心周围构建出了Lewis碱性中心，结果表明此碱中心的引入，不仅有利于甘油C-H键的活化，而且抑制了甘油过度氧化反应的发生，从而极大地提高了甘油酸的产率；同时，镁铝类水滑生负载的铬Schiff碱配合物催化剂在甘油氧化生产1,3-二羟基丙酮的反应中显示了较优的催化性能，这归因于其弱碱性的层板有利于提高催化活性。此外，所得的各类催化剂在苯甲醇、环己稀、环己醇选等择性催化氧化中皆显示出一定的反应性能。本项目首次利用廉价过渡金属催化剂在非均相碱性环境中催化氧化甘油，以提高甘油的转化率和主产物的选择性，使甘油氧化技术更具工业化前景。这将不仅为甘油的选择性催化氧化提供科学依据，而且有助于生物柴油产业的蓬勃发展。