氢氧化锆分两种应用模式:①直接作为转移加氢催化剂(保留羟基,不煅烧);②作为前驱体制备 ZrO₂载体,负载 Pd、Ni、Ru 等金属做高压加氢催化剂,优势分别如下:
独特 Lewis 酸碱对位点,羰基加氢选择性优异表面大量 Zr⁴⁺‑O²⁻酸碱位点,优先还原醛、酮羰基,对 C=C、苯环加氢活性低;像糠醛→糠醇、肉桂醛→肉桂醇,不容易发生过度加氢副反应,目标产物选择性高。
一旦高温煅烧变成氧化锆,表面羟基大量流失,该选择性会明显下降。
反应条件温和,不需要高压氢气气源以异丙醇等醇类充当氢供体,常压 / 低压釜即可完成加氢,适合精细化工、生物质中间体小批量合成,设备投入低。
水热稳定性好,耐水体系相比部分分子筛、羟基氧化物,在含水液相反应中不易解体、溶出,适合生物质水溶液原料加氢。
抗部分杂质中毒对体系内少量含氧化合物耐受性优于很多催化剂,不易快速失活。
α‑氢氧化锆煅烧得到多孔 ZrO₂载体,负载贵金属 / 非贵金属加氢金属,优势如下:
强金属‑载体相互作用,抑制金属烧结载体与活性金属(Pd、Ru、Ni)存在强相互作用,阻止加氢过程金属晶粒团聚长大,提升催化剂使用寿命,降低失活速率。氧化铝载体无该强相互作用,高温下金属更易烧结。
载体酸碱性可调,减少裂解、过度加氢副反应氧化锆本身两性,可通过制备条件调变酸、碱位点;能够抑制 C‑C 键裂解、过度加氢,提升目标产物选择性,尤其适合炔、二烯烃、羰基化合物选择性加氢(如丁炔二醇加氢制丁烯二醇)。
优异的水热稳定性、耐水抗水解氧化铝载体遇高温水容易发生水合、粉化坍塌;氧化锆耐水热,非常适合生物质水相加氢工艺。
抗硫、抗氮中毒能力强相比 Al₂O₃、SiO₂载体,ZrO₂载体对 S、N 毒物耐受度更高,加工含硫、含氮原料时,催化剂衰减更慢。
机械强度高,抗积碳性能较好积碳不容易牢牢附着在载体表面,部分工况可通过简单烧炭再生;成型后机械强度高,适合固定床连续加氢装置。