摘要：在全球致力于实现碳中和的大背景下,生物质和废弃塑料的高值化利用已成为科研领域的研究热点.加氢脱氧反应(HDO),作为实现这一目标的重要途径之一,通过精准解离C-O/C-C键,为生产燃料和化学品提供了有效方法.在HDO过程中,C-O键的氢解及不饱和键的氢化是主要步骤,而C-C键的氢解则是需要避免的副反应.与简单的氢化反应相比,HDO过程需要具有双功能特性的催化剂,特别是当目标产物为含氧化合物时,催化剂的区域选择性至关重要.近年来,双金属催化剂在生物质及其衍生物以及含氧塑料废弃物和聚合物的HDO过程中的应用受到广泛关注.通过深入理解金属纳米颗粒与金属氧化物之间的协同作用和强相互作用,双金属催化剂的理性设计取得了显著进展.特别是,部分金属氧化物(如ReO_(x),WO_(x),MoO_(x),FeO_(x))与贵金属(如Ir,Pt,Ru)之间存在的强相互作用,不仅促进了C-O键的断裂,还有效保留了C-C键,为催化剂的高活性和高选择性奠定了基础.通过调整催化剂组成、使用小比表面积的载体等方法,可以进一步优化催化剂性能.本综述聚焦于金属氧化物改性的贵金属催化剂在HDO反应中的最新研究进展,特别是总结了Ir、Pt和Ru基催化剂在HDO反应中的应用.由于这类催化剂的结构和性能能够精确控制,并且每种催化剂都具备独特的选择性,因此被广泛应用于生物质衍生物和塑料废弃物的HDO过程中.本文总结了双金属催化剂的结构特点、HDO反应机制、催化剂结构与催化性能之间的关联,以及这些催化剂在高附加值化学品生产中的实际应用.我们以甘油和1,2-丙二醇的氢解为模型反应,深入探讨了基于Ir、Pt和Ru的双金属催化剂的催化性能、结构特点和催化机理.这些催化剂在温和条件下实现了高效的氢脱氧反应,有效抑制了C-C键的断裂,并优化了化学选择性和区域选择性.双金属催化剂在生物质精炼和塑料/聚合物转化方面展现出广泛的适用性.本文还介绍了其在木质纤维素衍生原料、羰基化合物以及聚碳酸酯等塑料中的应用.然而,双金属催化剂的稳定性在实际应用中仍面临挑战,如金属烧结、浸出、积碳及金属-金属氧化物界面的重构等问题.因此,未来的研究重点是开发高效的再生方法和高度稳定的催化剂.综上所述,金属氧化物改性的贵金属催化剂在HDO反应中展现出巨大潜力.通过深入研究和优化,有望为生物质和塑料的高值化利用提供有效解决方案.本文旨在为双金属催化剂的理性设计和优化提供参考,以期推动生物质和塑料的高值化利用技术的进一步发展和应用.

摘要：设计了以γ-Al 2O_(3)为酸性载体、非贵金属Ni和Nb_(2)O_(5)为活性中心的催化剂x%Ni-y%Nb_(2)O_(5)γ-Al_(2)O_(3)(x%为Ni质量分数,x=1,2,3,4,5;y%为Nb_(2)O_(5)质量分数,y=10,20),考察催化剂中Ni、Nb_(2)O_(5)含量和反应工艺条件对该催化剂催化生物燃料含氧中间体1,5-双-(四氢呋喃基)-3-戊酮加氢脱氧反应的影响。结果表明:在反应温度为260℃、H_(2)压力为3 MPa、反应时间为24 h的条件下,4%Ni-20%Nb_(2)O_(5)γ-Al_(2)O_(3)催化1,5-双-(四氢呋喃基)-3-戊酮加氢脱氧制备长链烷烃的碳摩尔收率总和达89.6%,其中C_(11)烷烃、C_(12)烷烃和C_(13)烷烃的碳摩尔收率分别为3.8%,8.9%,76.9%;同时,4%Ni-20%Nb_(2)O_(5)γ-Al_(2)O_(3)催化剂具有良好的稳定性,连续催化反应70 h后,C_(11)~C_(13)烷烃的碳摩尔收率总和仍能保持在89.5%。

摘要：木质素是生物质组成中唯一的芳香类化合物组分,高效转化木质素制备烷烃对于生物质全组分利用具有重要意义。通过设计合成质子型醇胺类离子液体,并与Raney镍催化剂建立催化体系,考察了其对于木质素衍生酚及醚类化合物加氢脱氧制备环烷烃的反应特性和规律。研究证明,Raney镍协同二乙醇胺三氟甲烷磺酸盐([2-HDEA]OTf)催化体系具有最优的催化木质素衍生酚类和醚类化合物加氢脱氧效果。在反应温度130℃,时间15 h,氢气压力3 MPa条件下,木质素衍生酚类及醚类化合物转化率>99.0%,目标产物环烷烃产率>80.0%。Raney镍催化剂表现出与Rh/C等贵金属相近的催化效果,离子液体阴离子结构(OTf)在催化脱氧过程中起关键性作用。

摘要：过渡金属碳化物由母体金属化合物经渗碳反应而形成,具有多变的结构组成和类贵金属的电子性质,是一类具有广泛应用前景的廉价催化材料,在催化加氢、加氢脱氧(hydrodeoxygenation,简写为HDO)和氢解等诸多重要催化反应中表现出优异的性能。近年来,对过渡金属碳化物的研究及其催化应用取得显著进展,但由于其固有的复杂性如相组成、表面缺陷与物种等导致构效关联等科学问题尚不清晰,仍有待进一步研究。本文综述了近年来过渡金属碳化物在生物质热解油中代表性含氧化合物HDO制备燃料和高附加值化学品中的研究进展,在分析了代表性含氧化合物反应路径的基础上,重点介绍了过渡金属碳化物的设计与合成策略及其结构与HDO催化性能关联,并展望了过渡金属碳化物作为生物质基含氧化合物HDO催化材料的研发方向与发展前景。

摘要：生物柴油是一种重要的可再生清洁能源,特别是经催化加氢脱氧等系列过程制备的第二代生物柴油,在成分上与石油基燃料相似,有望成为一种替代传统化石燃料的绿色能源.在合成第二代生物柴油的研究中,设计与制备兼具高活性与高稳定性的加氢脱氧多相催化剂是关键问题.近年来,研究者对于催化剂的种类与应用进行了探索,并取得了一定的进展.详细分析了加氢脱氧制备第二代生物柴油反应原料及反应参数、反应器对生产路径和产能的影响,并对反应机理进行了介绍;进一步从双金属位点、金属-酸性位点及金属-空位协同作用三个方面对催化剂结构设计进行了讨论和分析;最后,对第二代生物柴油领域的未来发展趋势进行了展望.