# 氢氧化锆用于加氢催化

\(\boldsymbol{Zr(OH)_4}\)（α‑无定形氢氧化锆），**加氢领域两大使用模式**：①直接作为转移加氢催化剂；②作为前驱体，煅烧得到\(\ce{ZrO_{2}}\)，用作负载型加氢催化剂载体（工业主流）。

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> β/γ 型氢氧化锆比表面积低、羟基少，不适合加氢催化。

## 一、作用机理

1. **直接催化转移加氢（MPV 氢转移，无需高压 H₂）**
表面大量羟基，丰富的**Lewis 酸‑碱对位点\(\boldsymbol{Zr^{4+}-O^{2-}}\)**；以异丙醇、乙醇作氢供体，形成六元环过渡态，实现羰基选择性加氢；优先还原羰基，不容易还原 C=C 双键，选择性突出ACS Public...。

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> 该体系不消耗高压氢气，属于液相转移加氢，多用于生物质精细化工。

2. **加氢载体前驱体（工业高压 H₂加氢主流）**
α‑氢氧化锆 500‑600 ℃煅烧得到多孔氧化锆载体；负载 Pd、Pt、Ni、Ru、Co‑Mo 等活性金属。

- 金属‑载体强相互作用，抑制金属晶粒烧结长大，提升催化剂长周期稳定性；
- 两性载体，可调变酸碱性，抑制过度加氢、裂解副反应，提升目标产物选择性；
- **抗硫、抗氮中毒、耐水热**，水相加氢、生物质加氢、劣质油品加氢优势明显，优于氧化铝载体。

## 二、主要加氢应用场景

### 1、直接做转移加氢催化剂（无高压 H₂，精细 / 生物质化工）

1）糠醛→糠醇：\(\ce{Zr(OH)4}\)，异丙醇氢源，糠醛转化率高，糠醇选择性优异；煅烧后的氧化锆羟基流失，选择性明显下降。
2）肉桂醛选择性加氢制肉桂醇：优先还原醛基，保留碳碳双键；转化率 97.1%，选择性 82.4%。
3）乙酰丙酸乙酯制备 γ‑戊内酯；5‑羟甲基糠醛加氢转化，生物质平台化合物转化。

### 2、煅烧为氧化锆载体，负载金属，高压 H₂加氢（石油、精细化工）

1）**精细化工选择性加氢**

- 1,4‑丁炔二醇 (BYD) 选择性加氢制备 1,4‑丁烯二醇 (BED)：\(\ce{Pd/ZrO_{2}}\)，由氢氧化锆煅烧制备载体，抑制过度加氢生成丁二醇副产物。
- 硝基芳烃加氢制苯胺，\(\ce{Ni/ZrO_{2}}\)，高选择性，抑制苯环加氢副反应。
- 苯乙炔选择性加氢制苯乙烯，抑制完全加氢生成乙苯。

2）生物质水相加氢
糠醛、木质素、油脂加氢；反应体系含水，氧化锆载体耐水热不粉化，对比\(\ce{Al_{2}O_{3}}\)不易水解坍塌。

3）石油化工加氢
汽油、柴油加氢精制；\(\ce{Co‑Mo/ZrO_{2}}\)、\(\ce{Ni‑Mo/ZrO_{2}}\)，抗硫中毒；\(\ce{ZrO_{2}}\)也常作为助剂添加到氧化铝载体中改善性能。

4）\(\boldsymbol{CO_2}\)加氢制甲烷、甲醇；炔烃、二烯烃选择性加氢。

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