2.1　实验原理

（1）乳酸脱氧反应合成生物基丙酸的催化反应

人们日益排斥化石产品而更喜欢天然产物在食品领域的应用。生物基丙酸相对石化丙酸而言，具有很好的天然度，深得人们喜爱。目前，丙酸发酵法收率太低，不具有商业化开发价值。而从生物基乳酸通过脱氧反应获取丙酸显示了很好的应用前景。乳酸脱氧反应的化学反应式如下所示。

（2）催化剂的构筑及表征

以乳酸为原料单纯通过高温转化合成化学品，其反应产物很复杂，例如，产物中有乙醛、丙烯酸、丙酸、醋酸、2，3-戊二酮等。反应产物组成如此复杂的体系，其分离困难、分离成本高，大大降低了工业化生产价值。在工业催化领域，通过设计和构建高效催化剂，使反应主要沿着某一途径高效进行，即提升化学反应的选择性。

乳酸脱氧反应合成丙酸为一个氧化-还原催化反应，调变催化剂表面的氧化-还原能力，可有效调控反应的选择性。笔者所在课题组对铁基催化剂系列如单质铁、氧化亚铁、四氧化三铁、氧化铁等进行了对照实验，发现这些催化剂脱氧的能力的初始活性相差很大，性能最好的为四氧化三铁、最差的为单质铁。从该催化活性对比实验可知，催化剂的氧化还原性与乳酸脱氧反应有着密切关系。通过调控组分铁的氧化态，可有效调控催化剂的氧化-还原性质，有望实现乳酸脱氧反应合成丙酸的高选择性［1，2］。

通过先进的表征测试手段如XRD来研究催化剂的结构，BET来研究催化剂的织构，H2-TPR来研究催化剂表面的氧化-还原性。将催化剂表面的氧化-还原性与催化活性之间进行关联，寻找最优性能催化剂的制备条件。

（3）催化剂活性评价

以气固催化反应实验装置进行催化剂活性评价，其实验装置如图2-1所示。液体样品通过冰水浴冷却进行收集，并采用气（液）相色谱方法进行离线检测分析，尾气样品通过气相色谱进行在线检测分析。

图2-1　催化剂活性评价装置示意图