双金属催化剂催化呋喃类平台分子制备含氧燃料的研究开题报告

1. 研究目的与意义

随着化石能源的不断枯竭和温室气体的排放对环境造成的破坏，发展新型清洁能源取代传统的化石能源迫在眉睫。

作为唯一可再生的碳资源，发展生物质资源的化学转化和利用对于能源和化学品工业的可持续发展具有重要的意义。

本课题针对由木质纤维素生物质原料得到的两种呋喃类平台分子糠醛和5-羟甲基糠醛（hmf），使其在非均相催化剂和氢供体的作用下获得高附加值的产品，其中2-甲基呋喃（2-mf）和2,5-二甲基呋喃（dmf）及其环加氢产物为该课题研究的主要产物。

2. 国内外研究现状分析

2014年，苏黎世联邦理工大学hermans教授等人最早报道使用了钯负载四氧化三铁（pd/fe3o4）催化剂，在异丙醇中将糠醛转化为2-甲基呋喃和2-甲基四氢呋喃，产率仅有40%。

2014年，vlachos教授等人报道使用了活性炭负载的钌催化剂（ru/c）实现了糠醛氢解到2-甲基呋喃，产率61%。

随后，他们又在这个催化剂基础上进行改进，同时保留ru的还原态和氧化态，以此大幅提高了氢转移反应效果，获得产品的产率为76%。

3. 研究的基本内容与计划

本项目拟从以下几个方面研究双金属催化剂催化呋喃类平台分子糠醛和HMF：负载型Cu基催化剂的合成以及结构表征；不同催化剂催化糠醛制备2-MF和2-MTHF，以及HMF制备DMF和DMTHF的反应性能及反应条件优化；糠醛催化氢解制备2-MF和2-MTHF以及HMF制备DMF和DMTHF的反应机理研究。

项目研究计划：Cu基催化剂合成方法研究→调控催化剂活性中心分布和密度的方法研究→催化剂结构的表征→催化糠醛氢解合成2MF和2MTHF，以及HMF氢解合成DMF和DMTHF的研究→反应活性中间体的捕捉→反应机理的提出及验证→催化剂循环利用性能的研究。

4. 研究创新点

本课题将构建不同氢解性能负载型Cu基催化剂，特别是双金属催化剂，通过研究其活性中心粒径、价态和分布等因素，阐明催化剂结构对氢解反应性能的影响规律，并建立糠醛高效转化为2MF和2MTHF，以及HMF制备DMF和DMTHF的新方法，为糠醛和HMF的高效转化技术提供新的思路和借鉴。