高选择性电催化氧化甘油制备二羟基丙酮催化剂制备及反应机理研究

项目名称： 高选择性电催化氧化甘油制备二羟基丙酮催化剂制备及反应机理研究

项目编号： No.21503187

项目类型： 青年科学基金项目

立项/批准年度： 2016

项目学科： 数理科学和化学

项目作者： 周春梅

作者单位： 南京工业大学

项目金额： 20万元

中文摘要： 以实现高效、高选择性的醇类电催化氧化为目标，开展负载型铂基纳米催化剂制备及其电催化氧化甘油制备二羟基丙酮的应用研究。使用快速有效的微波乙二醇还原法制备Pt/CNT催化剂，并对催化剂进行优化：通过改变CNT表面修饰的方法和条件使其对反应物和产物的吸脱附达到理想效果；通过添加Bi、Sb、Fe、Mn等辅助金属调节催化剂的电子和质子传导状态。从电子和质子传导的协同效应、底物和产物的吸脱附平衡两个方面来揭示高选择性电催化氧化甘油生成二羟基丙酮的反应机理。采用原位电化学表征技术测量催化剂中电子和质子的传导速率、协同效应和平衡规律；采用原位红外技术和电化学薄层池技术，检测反应过程中催化剂对底物甘油和各种产物的吸脱附状态，探明Pt/CNT催化剂对甘油的电催化氧化机理。本研究设计的负载型贵金属纳米催化剂和电催化反应过程对生物质能的有效利用以及实现精细化学品的绿色生产工艺具有双重意义。

中文关键词： 铂纳米催化剂；碳纳米管；电催化；甘油；二羟基丙酮

英文摘要： For the propose of achieving efficient and controllable reaction process for selective oxidation of glycerol to dihydroxyacetone, a Pt/CNT catalyst with high surface area and good conductivity of electron and proton was designed and planned to prepare by glycol-microwave reduction technique. On one hand, through applying certain voltage and selecting suitable catalyst metal and promoter to control the direction and amount of electron transfer, further control the direction of the redox reaction, finally will achieve high selectivity for the reaction. On the other hand, through optimizing the structure of the electrode material to promote the mass transfer and electronic conductivity, finally will achieve high conversion efficiency. To ascertain the structure-function relationship of the upon structure of electrode material, transport properties and catalytic performance, consequently explores the reaction mechanism of selective electro-oxidation of alcohols. This research can overcome the vital mass and electrode transmission problem and promote the practical application of biomass energy and green chemical industry production of the fine chemicals.

英文关键词： platinum nanocatalyst;carbon nanotubes (CNT);electrocatalysis;glycerol;dihydroxyacetone