创新点
通讯作者简介
曹彦宁，研究员，硕士生导师。主要从事重油和生物质油加氢催化转化等工业催化剂和净化新材料的开发与应用研究。主持国家自然科学基金面上项目2项，作为骨干人员参与国家重点研发计划项目1项、国家高技术发展计划（863计划）项目1项。已在ACS Catalysis、Journal of Catalysis、Applied Catalysis B：Environmental、Chemical Engineering Journal等国内外权威刊物上发表学术论文60余篇。开发的系列高压耐硫变换催化剂和高炉煤气前端精脱硫剂，已在20余家企业实现了工业运用。获中国石油和化工联合会科技进步奖一等奖1项（排名第二）、福建省科学技术进步奖一等奖1项（排名第二）、福建省标准贡献奖一等奖1项（排名第二）。
黄宽 教授
基于绿锈制备高分散Cu/α-FeOOH催化剂及其棕榈酸甲酯加氢性能研究
作者
单位
1. 福州大学 化工学院 化肥催化剂国家工程研究中心
2. 清源创新实验室
基金项目
1. 国家自然科学基金资助项目（22178060，22378061）
2. 福建省基金项目（2024J09020）
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摘要
研究背景
脂肪醇是一种重要的精细化学品中间体，是生产表面活性剂、增塑剂、润滑剂、化妆品和日化洗涤产品的重要原料之一。最早使用脂肪醇可以追溯到鲸蜡的提取利用。随着脂肪醇化工市场的不断扩大和人们对石化产品的开发和利用，开始出现以石化资源为原料的脂肪醇。然而随着人们环保意识的增强和日益严苛的生态环境法规，以生物质基为原料，比如废弃油脂，生产脂肪醇是一种较好的替代路径。我国每年废弃油脂的产量约1000万t，但能源化利用率只有40%，主要利用方式包括制成生物沼气、生物天然气和生物柴油。因此利用废弃油脂加氢得到脂肪醇的生产工艺更加绿色环保，符合可持续发展的观点。
废弃油脂主要含有甘油三酸酯和脂肪酸，会对反应器造成腐蚀，因此常将废弃油脂与醇进行反应得到脂肪酸酯，随后进行加氢反应得到脂肪醇。脂肪酸酯的加氢工艺主要分为2类：气相加氢工艺和液相加氢工艺，根据底物和产物的沸点选取合适的加氢工艺。液相加氢工艺涉及气液固三相反应，H2在液相中的溶解度对催化剂的催化性能影响较大，因此为了提高H2的溶解度，液相加氢一般在较高压力下进行。在液相脂肪酸酯加氢反应体系中，均相催化剂被认为是一种在低温下具有较好催化性能的催化剂，SAUDAN等通过采用不同的配体与Ru进行配位，在脂肪酸酯和芳香酸酯的反应体系中表现出优异的酯选择性加氢活性。EVGENY APIDKO等利用双N-杂环卡宾（NHC）配体替代传统的膦基配体制备的[Ru2(L)2Cl3]PF6在催化己酸乙酯选择性加氢反应中的初始活性TOF高达283000h-1。SORTAIS等报道了双齿NHC配体稳定的Mn(I)配合物，在100℃、5MPa H2的条件下反应24h，可以将苯甲酸甲酯加氢成为苯甲醇，且苯甲醇的收率达到了96%。尽管均相催化剂的低温催化性能优异，但均相催化剂的分离、回收和配体的高价格依旧是制约其工业化的关键因素。
非均相催化剂在脂肪酸酯加氢反应中已实现工业化生产，原料中常含有大量C=C，贵金属基催化剂在脂肪酸酯加氢反应中常会对C=C加氢造成不必要的氢耗。Cu基催化剂对C=C加氢具有一定的惰性，因此在工业中应用广泛。Cu-Cr基催化剂是典型的脂肪酸酯加氢工业催化剂，Cr的使用会产生环境污染，影响人的健康。许多科研人员逐渐开始设计、开发具有高活性、高选择性且环境友好型的脂肪酸酯加氢催化剂。
铁氧化物是一种优良的载体，在H2氛围下还原为Fe3O4，Fe3O4中存在大量的氧空位，有助于吸附反应底物。传统的Cu-Fe基催化剂常采用共沉淀法或浸渍法制备，由于Cu和Fe的离子半径较为接近，在焙烧过程中容易形成CuFe2O4相，不利于Cu物种的分散和还原。在制备过程中对催化剂的多次焙烧处理，会降低催化剂的比表面积，还会造成能源的消耗。
α-FeOOH常用于脱除H2S和煤液化反应。α-FeOOH在制备过程中会生成一种具有类水滑石结构的绿锈中间体，当阴离子为时，绿锈会往α-FeOOH相转化，当阴离子为时，绿锈会往γ-FeOOH相转化。绿锈常用作吸附剂来除去水中的重金属，主要是借助其层间阴离子与水中的重金属进行配位，从而实现重金属的脱除。
基于上述分析，本研究提出以FeSO4为原料，Na2CO3为沉淀剂，制备层间阴离子为的绿锈，在该阶段通过沉积沉淀的方式将铜物种浸渍到其表面，利用其特殊的片层结构，以及对铜物种的强吸附能力，制备出含高分散铜的铜铁基脂肪酸酯加氢制醇催化剂，该铜铁基催化剂的制备过程中无需焙烧处理，因而极大地减少了能耗。
部分图片
（反应条件：8MPa H2，2.0h）
图3 10Cu-G催化产物分布和转化率
