基于MOFs材料MIL-101的贵金属-酸双功能催化剂:设计合成及催化性能

基本信息
批准号:21576243
项目类别:面上项目
资助金额:65.00
负责人:张富民
学科分类:
依托单位:浙江师范大学
批准年份:2015
结题年份:2019
起止时间:2016-01-01 - 2019-12-31
项目状态: 已结题
项目参与者:傅仰河,孔黎春,许春慧,涂高美,金岩,胡银龙,郑双,王雪
关键词:
多相催化协同效应加氢脱氧金属有机骨架双功能催化剂
结项摘要

Conventional, a variety of chemicals are produced through two-step or multi-step chemical reactions, in which the purification and isolation processes involved are very complex. Therefore, developing bifunctional (multi-functional) catalysts, over which two or more individual reactions are combined into a cascade, or tandem reactions carried out in one pot, are significant to simplify the chemical reaction process. MIL-101, an important member in the metal–organic frameworks (MOFs) family, possesses several unique features such as high chemical stability, unusually large surface area, abundant mesoporous cages and easy chemical modification. However, applications of this bare material alone in the catalytic reactions are hardly feasible due to its limited numbers of active sites available. In this project, we propose to construct bifunctional catalysts based on MIL-101, in which noble metals (Pt, Pd or Ru) nanoparticles and acidic sites (SO3H groups or heteropoly acid) are combined together either in the cavities or in the framework of the MOF. Then, the synthesized catalysts will be applied in the gas-phase hydrodeoxygenation of methyl isobutyl ketone (MIBK, as a model compound derived from biomass), and in liquid-phase hydrogenolysis of glycerol to propanediol, respectively. The nanoparticles size of the noble metals, the relative amounts of acid sites and precious metals, as well as the spatial distribution and interactions of the two kinds of sites, will be characterized in detail. These results will be further linked to the catalytic activities of the above mentioned reaction to illuminate the synergetic effect between the active metal sites and the acidic sites over the catalysts. The developed bifunctional catalysts are anticipated to catalyze the mentioned reactions efficiently. This project that proposed to use biomass resources to produce petroleum-based chemicals, provides a new approach to promote the sustainable development of human society.

很多化学品的合成都是通过两步或多步化学反应来实现,涉及的反应和分离过程繁琐复杂,因此研制双功能(多功能)催化剂将两步或多步反应集中在一个反应器中一次完成,对简化反应过程至关重要。金属有机骨架材料MIL-101具有优良的化学稳定性、巨大的比表面积、丰富的介孔笼及化学可修饰性,但自身活性中心有限,很难单独作为催化剂使用。本项目提出采用高稳定MIL-101为载体,设计合成出集贵金属(Pd、Pt或Ru等)-酸(磺酸或杂多酸)于一体的双功能催化剂,并将该催化剂应用于甲基异丁基酮催化加氢脱氧合成烷烃及丙三醇氢解制丙二醇反应。通过优化催化剂中贵金属纳米颗粒大小、贵金属与酸中心的相对含量、二者空间分布及相互作用情况,揭示催化作用本质并发展高性能贵金属-酸双功能催化剂。本项目提出利用生物质资源生产石油基化学品,提供了一条推动人类社会可持续发展的途径。

项目摘要

很多化学品的合成都是通过两步或多步化学反应来实现,涉及的反应和分离过程繁琐复杂,因此研制双功能(多功能)催化剂将两步或多步反应集中在一个反应器中一次完成,对简化反应过程至关重要。金属有机骨架材料MIL-101具有优良的化学稳定性、巨大的比表面积、丰富的介孔笼及化学可修饰性,但自身活性中心有限,很难单独作为催化剂使用。本项目提出采用高稳定MIL-101为载体,设计合成出集贵金属(Pd、Pt或Ru等)-酸(磺酸或杂多酸)于一体的双功能催化剂,并将该催化剂应用于甲基异丁基酮催化加氢脱氧合成烷烃及乙酰丙酸甲酯(ML)转化成γ-戊内酯(GVL)反应。通过优化催化剂中贵金属纳米颗粒大小、贵金属与酸中心的相对含量、二者空间分布及相互作用情况,揭示催化作用本质并发展高性能贵金属-酸双功能催化剂。本项目提出利用生物质资源生产石油基化学品,提供了一条推动人类社会可持续发展的途径。

项目成果
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数据更新时间:2023-05-31

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