1．目的及意义

绿色与可持续发展一直是21世纪以来世界发展的主题，随着全球经济的飞速增长，人们对能源的需求不断增加，导致化石能源的储量日益减少。生物质资源作为一种可再生的资源，在地球上储量十分丰富，尤其是如秸秆、木屑等的木质纤维素类，是生物质资源中储量最为丰富的，其价格也远低于化石能源。因此，对于木质纤维素的利用引起了人们的广泛关注。通常，木质纤维素需通过物理预处理法、物理-化学预处理法、化学预处理法和生物预处理法等方法进行预处理，得到纤维素、半纤维素和木质素等较大的生物大分子，这些大分子再进一步处理便可以得到更小的生物质平台分子，例如木质素进一步降解可得到酚类物质，糖类降解可得到呋喃及其衍生物（糠醛和5-羟甲基糠醛），以这些生物质平台分子为原料还可以制备各种高附加值的化学品或者生物质燃料。

目前，我国糠醛年生产量约占全球的70%，但由于国内对糠醛的深加工技术不够成熟，致使我国85%的糠醛用于出口，且价格低廉，造成了资源的浪费。糠醛通过加氢反应可以获得一些列高附加值的产品，如糠醇、四氢糠醇、2-甲基呋喃等，但目前工业上糠醛加氢制糠醇、四氢糠醇、2-甲基呋喃等的方法普遍具有能耗高、成本高、反应条件苛刻、污染严重、产率低等缺点，所以制备一种高效的用于糠醛加氢的催化剂不仅可以促进国内糠醛产业的发展，还对国内的绿色可持续发展战略有着极为重大的意义。因此，本文的主要工作为开发一种低成本、催化效率高、合成简易、可循环使用、用于糠醛选择性加氢的催化剂。

近年来，工业上催化糠醛加氢的方法主要有液相法和气相法两种。液相法糠醛加氢的方法开发较早,1931年Cu-Cr-CaO首次用于液相加氢,并于1948年实现工业化。例如美国的huhland公司,芬兰,印度等均采用液相法用于糠醛加氢。我国也是如此,除进口设备用气相法外,仍以液相法为主。液相法所用的催化剂主要为Cu-Cr催化剂，但其价格昂贵,且废催化剂难以再生,铬污染严重，所以近年来国内外对无铬加氢催化剂研究较多。除此之外，由于液相法的反应条件比较苛刻，使用的间歇式反应器运行成本高，高压条件下所需设备昂贵，且连续反应时间长，导致其经济效益较低，因此气相法用于糠醛加氢已渐渐成为一种趋势。
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2. 研究的基本内容与方案

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目前，将金属纳米颗粒（Metal Nanoparticles, MNPs）负载到金属有机框架材料（Metal-Organic Frameworks，MOFs）中是一种调整金属位点分布的有效策略。MOFs最早由Yaghi等在1995年提出，是含金属元素的二级结构单元与具有各种功能的有机配体通过自组装形成的多孔结晶材料。可调控的孔结构使其成为一种优良的载体，可以将纳米粒子限制在孔洞中，其稳定性较好，可循环使用。因此将MNPs负载到MOFs中，不仅有效防止了MNPs团聚，而且提高了MNPs的催化活性，拓宽了MOFs的应用。

最常报道的将MNPs负载到MOFs中的方法是通过合成后处理，如离子交换和湿浸渍，在煅烧或还原步骤之后，所得到的MNPs位于MOFs的孔道中和外表面上。除此之外，还有一种方法是将MNPs分散到合成MOFs的反应液中，所得MNPs被嵌入到 MOFs 材料里。在已知上述方法的基础上，由于在担载MNPs的MOFs表面再裹上一层MOFs可有效提高糠醛催化加氢的选择性，但同时裹壳会影响反应物的传质速率。因此，调节壳的厚度将是材料合成中尤为重要的一步。

为达到上述设计的材料结构，同时保证材料结构的稳定，水热法合成的UIO-66-NH₂材料将成为催化材料的MOFs基材。在此基础上，采用浸渍法将Pd金属前驱体担载到UIO-66-NH₂中，然后通过煅烧还原得到Pd纳米颗粒位于UIO-66-NH₂外表面和孔道中。在这层材料的基础上，通过调节合成时间，利用水热法再在这层材料的表面裹上不同厚度的MOFs壳。

以合成的材料作为催化剂，控制反应温度和压力，使糠醛在氢气氛围下进行加氢反应，测试不同温度和压力下糠醛的转化率及目标产物的收率，选择最佳的反应温度和压力。之后，再对催化材料进行回收，测试多次循环利用后材料的稳定性及催化效率。

3. 参考文献

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[4] MurphyB M , Xu B . Foundational techniques for catalyst design in the upgrading ofbiomass-derived multifunctional molecules[J]. Progress in Energy amp;Combustion Science, 2018, 67:1-30.