甲基丙烯酸甲酯(MMA)被广泛应用于多个领域,是重要的化工原料。传统的生产工艺以丙酮氰醇法(ACH法)为主,但这一工艺存在污染高、对设备腐蚀性强以及原子利用率相对较低等缺点。随着技术的发展,日本开发了一条路径更短,对环境影响更小的工艺路线。这一工艺路线是以异丁烯为原料,氧化生成甲基丙烯醛(MAL),再由MAL-步氧化酯化反应制备MMA。在这一工艺路线中,MAL氧化酯化制备MMA的反应是关键,其中催化剂的制备在提升反应性能和经济效益方面显得十分重要。本文选择负载型金基催化剂为研究对象,因为金的催化活性远高于其他贵金属(钯、铂等),在这一反应体系中具备更大的优势。其中载体选择比表面积和孔隙率均比较大的二氧化硅,在此基础上通过添加不同种类的助剂进行改性。为了进一步提高金催化剂的稳定性,在金催化剂中添加贱金属镍,不仅可以利用双金属协同作用提高反应活性,还能一定程度上降低投入成本,更有利于工业放大的应用。主要研究内容和结果如下:首先探究了在SiO2载体(球形硅胶)中添加不同助剂对催化剂结构和性能的影响,并优化了所添加助剂的含量。当加入CaO和ZnO助剂时,载体的BET比表面积显著下降,金属颗粒的分散性变差,催化剂的催化性能也明显降低。当同时加入碱性助剂(MgO)和酸性助剂(Al2O3)时,能够显著提高催化剂的催化活性。因此,在此基础上优化了 MgO和Al2O3的含量,结合TEM表征可以发现,当MgO含量增加时,制备得到的催化剂的金属粒子粒径缓慢增大,粒径大小也会直接影响催化剂的活性。通过优化,在SiO2载体中添加10 wt%的MgO和10 wt%的Al2O3助剂能够获得最优的催化性能,MAL的转化率为80.1%,MMA的选择性为90.7%。根据最优载体配方,采用喷雾干燥的方法由硅溶胶出发制备得到SiO2-Al2O3-MgO(SAM)载体,并负载了金和镍制得Au-NiOx/SAM催化剂。考察了浸渍过程的实验条件(温度、浓度、时间等)和焙烧温度对催化剂结构和催化性能的影响。TEM表征表明金属粒子的平均粒径会随着焙烧温度的增加而增加。450℃焙烧时,金属的平均粒径为3.2 nm,此时MMA的收率最佳。此外,本文还探究了金和镍含量对催化剂性能的影响。催化剂的催化活性随着金含量的增加而增加,随着镍含量的增加而呈现先增加后下降的趋势。当镍含量过高时,可能会影响金活性位点的暴露,金和镍的含量存在最优的比例(1.1 wt%的Au和1.1 wt%的Ni)。催化剂的五次循环使用实验也表明了 Au-NiOx/SAM催化剂具有很好的稳定性。最后考察了反应条件对催化反应性能的影响。当反应温度为80℃,反应时间为2h,氧气压力0.4 MPa(O2+N2总压为3.2 MPa)时,MAL的转化率最高可以达到82.5%,MMA的选择性最高可以达到91.0%。