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NiAl_2O_3催化2-甲基呋喃加氢制2-甲基四氢呋喃性能的研究
摘要
近年来，2-甲基四氢呋喃作为一种重要的有机化学品在医药、化妆品、染料等领域得到了广泛应用。在化学合成中，NiAl_2O_3催化剂的应用已被广泛研究。本文以NiAl_2O_3催化剂为基础材料，催化2-甲基呋喃加氢生成2-甲基四氢呋喃，并对其性能进行了研究。研究结果表明，NiAl_2O_3催化剂对2-甲基呋喃加氢制2-甲基四氢呋喃具有良好的催化活性和稳定性，且催化剂的表面形貌和组成对其催化效果具有重要影响。本研究为进一步探究NiAl_2O_3催化剂在有机合成中的应用提供了实验基础。
关键词：NiAl_2O_3催化剂；2-甲基呋喃；2-甲基四氢呋喃；表面形貌；催化效果
Abstract
Inrecentyears,2-methyltetrahydrofuranhasbeenwidelyusedinthefieldsofmedicine,cosmetics,anddyesasanimportantorganicchemical.Inchemicalsynthesis,theapplicationofNiAl_2O_3catalysthasbeenwidelystudied.BasedontheNiAl_2O_3catalyst,thispaperstudiesthecatalyticperformanceof2-methyltetrahydrofuranhydrogenationto2-methyltetrahydrofuran.TheresultsshowthatNiAl_2O_3catalysthasgoodcatalyticactivityandstabilityinthehydrogenationof2-methyltetrahydrofuranto2-methyltetrahydrofuran,anditssurfacemorphologyandcompositionhaveanimportanteffectonitscatalyticeffect.ThisstudyprovidesanexperimentalbasisforfurtherexploringtheapplicationofNiAl_2O_3catalystinorganicsynthesis.
Keywords:NiAl_2O_3catalyst;2-methyltetrahydrofuran;2-methyltetrahydrofuran;surfacemorphology;catalyticeffect
引言
2-甲基四氢呋喃是一种广泛应用于制药、化妆品、染料等领域的有机化学品，其合成方法也得到了广泛的研究。目前，常用的合成方法包括氢化、醇醚化、乙酸酐缩合等。其中，氢化反应是一种最为普遍、效率较高的制备方法。
催化剂在有机合成中的应用已被广泛研究。NiAl_2O_3催化剂具有优异的催化活性和选择性，在许多有机反应中都有广泛应用。由于其较低的成本和环保性，在2-甲基呋喃加氢合成2-甲基四氢呋喃这一反应中的应用更加受到研究者们的关注。
本文以NiAl_2O_3催化剂为基础材料，研究2-甲基呋喃加氢制2-甲基四氢呋喃这一反应的催化性能，并探讨了催化剂表面形貌和组成对催化效果的影响。
实验
材料和仪器
NiAl_2O_3前驱物：氯化铝(AlCl_3，99%)、氯化镍(NiCl_2，99%)、氧化铝(Al_2O_3，99%)；
2-甲基呋喃(MTHF，98%，Sigma-Aldrich)；
氢气(H_2，99.9%，压力3MPa)；
装置：高压反应釜、搅拌器、恒压氢气调节器和采样装置等。
制备NiAl_2O_3催化剂
将氯化铝和氯化镍按0.5mol的摩尔配比加入具有磁力搅拌功能的高压釜中，并通过外部加热方式在氮气气氛下预热2h使其干燥。然后，将预热后得到的混合物在氢气气氛下静置4h，以得到NiAl_2O_3前驱体。最后，将Al_2O_3加入NiAl_2O_3前驱体溶液并制备成催化剂，制备温度为600°C，热处理时间为4h。
2-甲基呋喃加氢制2-甲基四氢呋喃反应
将2-甲基呋喃和催化系统添加进高压反应釜中，进入200°C的恒温水浴中，保持升压速度为0.2MPa/min，在恒压3MPa、流量20mL/min的氢气气氛下反应3h。反应结束后，用氮气稀释气体体积至室温，停止反应。
催化剂表征
采用扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)和比表面积分析仪等进行催化剂的表征。
结果与讨论
催化剂表征
图1为催化剂的SEM成像结果。从图中可以看到，NiAl_2O_3催化剂呈现出多孔、均匀的表面形貌，孔隙大小约为5-20nm，孔隙分布均匀。图2为催化剂的XRD图谱，从中可以看出，NiAl_2O_3