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摘 要

本文使用浸渍法制备了催化剂Ru/UIO-66，并将其应用于葡萄糖加氢制备山梨醇的反应中。通过单因素法考察不同反应温度、氢气压力、反应时间、催化剂用量及搅拌桨转速等实验条件对催化糖加氢反应的影响，优选出了以Ru/UIO-66作为催化剂进行糖加氢反应的最适条件。实验结果表明：反应温度为120℃、氢气压力5 Mpa、转速600 rmp的条件下，在浓度为10%的葡萄糖溶液中投放Ru/UIO-66催化剂0.5 g，反应90 min可使转化率达到88%。本课题为山梨醇的工业化生产提供了参考。

关键词：Ru/UIO-66；葡萄糖加氢；山梨醇；催化剂制备与应用

Preparation and application of a new type of catalyst in glucose hydrogenation

ABSTRACT

The paper was used to prepare Ru/UIO-66 and Ru/UIO-66 was applied in the reaction between glucose and hydrogen to prepare sorbitol. The influence of different reaction temperature, hydrogen pressure, reaction time, dosage of catalyzer and the rotate speed of stirring paddle and other experiment conditions to the reaction between catalytic sugar and hydrogen was inspected through single factor method and the most suitable condition for conducting the reaction between the sugar and the hydrogen was selected and for this experiment Ru/UIO-66 was selected as the catalyzer. It was shown by the result of the experiment that under the condition that the reaction temperature was set at 120℃, the pressure of hydroguseen was set to be 5 Mpa and the rotate speed was set to be 600 rmp, if 0.5g of Ru/UIO-66 catalyzer was put into the glucose solution whose concentration was arranged to be 10%, 88% could be reached for conversion rate after reaction for 90 min. This question for discussion provides reference for the industrialized production of sorbitol.

Key Words: Ru/UIO-66；Glucose hydrogenation；sorbitol; catalyst preparation and application

目 录

摘要 I

ABSTRACT

第一章 文献综述

1.1 前言

1.2 葡萄糖加氢催化剂的发展现状

1.2.1 第一代Raney镍催化剂

1.2.2 二代催化剂多元改性Raney镍

1.2.3 第三代催化剂Ru/C催化剂

1.2.4 高稳定性金属有机骨架催化剂Ru/UiO-66

1.3 高稳定性金属有机骨架催化剂UiO-66的制备

1.3.1扩散法

1.3.2微波辅助法

1.3.3机械研磨法

1.3.4微流法

1.3.5浸渍法

1.4 UiO系列MOFs催化剂的应用

1.4.1 化学催化剂

1.4.2 吸附和分离

1.4.3 光催化

1.4.4 医学领域

1.4.5 传感

1.5 本课题研究的目的与意义

第二章 催化剂的制备和表征

2.1 前言

2.2 实验试剂与仪器

2.2.1 实验试剂

2.2.2 实验仪器

2.3 实验方法

2.3.1 催化剂的制备

2.3.2 催化剂制备的工艺流程

2.3.3 催化剂的表征

2.4 结果与讨论

2.4.1 比表面积表征

2.4.2 SEM表征

2.4.3 XRD表征

2.5 小结

第三章 催化剂的加氢反应条件优化

3.1 前言

3.2 实验试剂与仪器

3.2.1 实验试剂

3.2.2 实验仪器

3.3 实验步骤与分析方法

3.3.1 实验步骤

3.3.2 分析方法

3.4 结果与讨论

3.4.1 温度对Ru/UIO-66催化葡萄糖加氢反应的影响

3.4.3 搅拌器转速对Ru/UIO-66催化葡萄糖加氢反应的影响

3.4.4 催化剂量对Ru/UIO-66催化葡萄糖加氢反应的影响

3.4.5 反应时间对Ru/UIO-66催化葡萄糖加氢反应的影响

3.5 小结

第四章 结论与展望

4.1 结论

4.2 展望

参考文献

致谢

第一章 文献综述

1.1 前言

山梨醇别名又叫山梨醇糖，其性能优异，可作为无糖食品的甜味添加剂，化妆品赋形剂及保湿剂，药品压片材料等^[1]。自1874年由Bussingault发现以来，以葡萄糖作为原料的山梨醇因其制造成本低廉，应用范围广等特性，在中国乃至全球的糖醇市场中都占有了越来越重要的地位^[2]。据统计，中国每生产15万吨甜味剂中，山梨醇的占比多达10万吨。巨大的需求意味着潜力巨大的市场，极高的市场潜力也就推动了生产手段的优化。

在目前的传统山梨醇制备中，已有的技术为催化加氢法，电解氧化还原法，和生物发酵法。其中葡萄糖加氢催化法是当前工业最为常用的方法^[3]。而在传统的工业葡萄糖加氢生产中，多使用镍作为催化剂，镍催化剂虽价格低廉，但有选择性不好，催化活性较低，催化剂回收率低下，产物污染严重等诸多难以避免的问题。2006年，经徐三魁^[4]等对Raney镍催化剂的研究表明，Raney镍骨架催化剂的活化条件及活化水平对催化剂的实际加氢能力有很大影响。由此为提高催化性能，各种改性的Raney镍催化剂被相继研发。同时在材料学的进步下，越来越多的人也开始将注意力转向寻找新的催化剂载体。如何做到在不增加成本的情况下，更为高效绿色地合成山梨醇，是目前葡萄糖加氢制造山梨醇的主要研究方向。

1.2 葡萄糖加氢催化剂的发展现状

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