固体碱的碱性特征对金催化甘油氧化性能的调控机制

The project is focused on the key issue in the selective oxidation of biomass catalysed by gold, and based on our research experience in heterogeneous basic catalysis and selective oxidation. The main purpose of this application is preparing the double functional solid base-gold catalysts, and exploring the effect of their basic property on their catalytic performance in oxidation of glycerol. The basic property (basic strength, basicity, distribution of basic sites, and basic types), and the structure of the solid base-gold interface of the obtained catalyst will be characterized. The double functional solid base-gold catalysts with high catalytic performance will be designed and prepared, based on the relationship between the basic property of solid base-gold catalyst and its catalytic performance. This project will not only provide technical support for effective use of biodiesel byproduct glycerin, but also be helpful in the scientific understanding of the field in selectively oxidation of gold catalysis.

基于申请人多年来在固体碱催化和选择氧化催化方面的研究积累，针对生物质催化氧化反应所面临的均相碱的环境污染问题，本项目拟设计和合成一系列表面具备不同碱性特征的固体碱-金双功能催化剂，探索固体碱的结构性能（如活性位点的分布、暴露晶面、碱的类型、强度）、固体碱和金的界面结构和相互作用等因素对金催化甘油氧化反应的影响规律，阐明固体碱的碱性特征对固体碱-金催化剂表面活性位的结构和性质的微观作用机理。通过改变固体碱的碱性特征对固体碱-金催化剂的结构进行有效调控，从而研制出高性能的选择氧化催化剂。本项目不仅将为生物柴油副产物甘油的有效转化提供技术支撑，而且有利于深化纳米金催化选择氧化的科学认识。

已成功制备了一系列固体酸碱负载型催化剂。采用XRD、FTIR、SEM、TEM、STEM、TPD等表征手段对催化剂的结构进行了表征。以固体碱的碱性特征对金催化氧化一元醇和多元醇反应的影响机制为核心，碱强度、碱位性质（Brønsted碱位和Lewis碱位）、碱位数目、酸性位的强度及酸量、碱的类型等催化剂的碱性特征对固体碱负载金的结构和性质的影响入手，研究了固体碱的碱性特征对固体碱负载金催化剂催化性能的影响。（1）发现载体的碱性影响了金催化剂的活性和热稳定性。当以碱性MgO为载体时，金的热稳定性高于酸性载体所负载金的热稳定性；（2）基于MgO载体对金催化剂热稳定性和催化性能的影响，设计了一种简单的无水容积法，来制备Au/MgO催化剂；（3）载体的酸碱性能影响了Au-Pt双金属催化氧化甘油的选择性。当载体偏酸性时，甘油醛的选择性最大。当载体偏碱性时，甘油过氧化产物选择性增加。当载体同时存在强的碱位和酸位时，甘油酸的选择性最大。在此基础之上，对载体的酸碱位的影响机理进行了研究。