题目：碳纳米管负载贵金属催化肉桂醛选择性加氢的研究

-不饱和醛是重要的化工原料及中间体，而它的不饱和加氢产物中，如C=O键选择性加氢得到的不饱和醇是医药、香料等的重要原料及中间体，C=C键选择性加氢得到的饱和醛是制备HIV等药物的重要中间体。肉桂醛(CALD)是一种典型的含C=O和C=C共轭双键的-不饱和醛，研究其C=O或C=C键选择性加氢行为，不仅具有重要的理论意义，而且具有广泛的实用价值，一直是催化领域关注的热点课题之一。肉桂醛部分加氢产物是重要的香料原料，在精细化学品及制药领域都具有重要的应用价值。鉴于碳纳米管(MWCNTs)独特的纳米级管腔结构、较高的表面积、表面能和表面结合能及类石墨的多层管壁等物理和化学性质，以MWCNTs作为载体或助剂的催化剂体系在许多反应中表现出独特的活性及选择性，特别在液相反应中，可以避免扩散的影响，同时也使产物比较容易从载体表面脱附，减少副反应的发生。尽管MWCNTs负载贵金属催化剂催化肉桂醛加氢已有一些文献报道，但MWCNTs负载Ru基催化剂催化肉桂醛加氢反应和MWCNTs表面不接内连接剂修饰而直接负载Au基催化剂催化肉桂醛加氢反应的研究相对较少。一般认为，载体通过电子效应和/或空间效应影响肉桂醛加氢的选择性行为。因此，研发高效价廉、具有高选择性的加氢催化剂是实现肉桂醛中C=O或C=C键高度选择性加氢的关键。
本文以浓硝酸氧化处理的MWCNTs为载体，采用浸渍法分别制备了Ru/MWCNTs和Au/MWCNTs催化剂。具体研究工作如下：
1. 评价了以浓硝酸氧化处理的MWCNTs为载体的Ru基催化剂催化肉桂醛选择性加氢的性能。对催化剂的结构、形貌及尺寸大小分别进行了N2物理吸附、XRD、TEM等表征分析。分别考察了催化剂活性组分Ru的含量、催化剂热处理温度和时间、还原温度和还原时间以及肉桂醛加氢的反应温度和反应时间对加氢结果的影响。研究表明，Ru/MWCNTs表现出高的C=C键选择性加氢行为。Ru的负载量为3.0 wt.%，N2气氛中200 oC热处理5 h后，500 oC H2还原6 h得到的Ru/MWCNTs催化剂催化性能最好。在反应条件为0.10 g 3.0 wt.% Ru/MWCNTs催化剂，21 mL异丙醇，3 mL肉桂醛，4 MPa H2压力，100 oC反应10 h时，肉桂醛的转化率为96.2%，生成氢化肉桂醛(HCALD)的选择性达到了100%。Ru/MWCNTs催化剂高的转化率和选择性与MWCNTs独特的孔道结构能够阻止副反应的发生有关。
2. 考察了以浓硝酸氧化处理的MWCNTs(8-15 nm)为载体的Au基催化剂催化肉桂醛选择性加氢的性能。研究了催化剂活性组分Au的含量、催化剂焙烧温度、还原温度和还原时间对肉桂醛选择性加氢行为的影响。结果表明，Au/MWCNTs表现出高的C=O选择性加氢行为。当反应条件相同 (2 MPa H2压力，100 oC反应5 h) 时，Au的负载量为1.0 wt.%，180 oC焙烧12 h，300 oC H2还原6 h得到的Au/MWCNTs催化剂对应肉桂醛加氢反应的性能较好，生成肉桂醇(CA)的选择性为89.3%，但肉桂醛的转化率较低，只有34.9%。这主要与MWCNTs上负载的Au颗粒的粒径相对较大有关。