负载纳米金催化剂在环氧丙烷异构化及气相丙烯环氧化中的应用研究

发布时间：2017-10-26 13:00

  本文关键词：负载纳米金催化剂在环氧丙烷异构化及气相丙烯环氧化中的应用研究

  更多相关文章： 金催化剂 磷酸锂 钛硅分子筛 异构化 环氧化 环氧丙烷 丙烯

【摘要】：环氧丙烷是一种非常重要的有机化工原料,属于全球产量最大的35种化学品之一,因此其生产工艺的优劣将对世界经济和环境产生重大的影响。丙烯在氢气、氧气共同存在下进行气相直接环氧化的新型工艺具有工艺简单、无副产物、无污染、原料廉价等诸多优点,是理想的生产工艺。然而该工艺的工业化是催化领域最具挑战性的课题之一。另一面,环氧丙烷的下游产品也是极其丰富,烯丙醇就是其中之一,将环氧丙烷在磷酸锂的催化作用下异构化为烯丙醇是工业上普遍采用的生产方法。本文利用负载型纳米金催化剂分别对环氧丙烷异构化及丙烯环氧化这两种反应进行了研究。首先将纳米金负载于磷酸锂表面得到L13PO4,并且制备了不同pH的LbPOa,对其进行了环氧丙烷异构化的研究。金的负载及pH的改变对晶体结构没有影响,而IR及CO2-TPD结果表明催化剂表面既有强碱位,也有弱碱位,且Au的负载增强了强碱位的碱强度。从反应动力学分析可得到烯丙醇在LbPO4上的生成需要强碱中心与酸中心的共同作用,而丙醛仅需酸中心的作用。接着我们将纳米金负载于经典法制备的不同粒径的CTS-1载体上,推断出大粒径的载体其表面Au含量低,孔道中Au含量高。又发现在载体粒径900 nm的Au/CTS-1上催化剂的Au效率高,且其稳定性明显较高,通过TG及HAADF发现催化剂失活的主因为表面金粒子的团聚。然后我们又将纳米金负载于用两步水解法合成的TTS-1上,此种方法可以大大减少合成过程中昂贵模板剂TPAOH的用量,降低合成催化剂的成本。经负载金后发现在低负载量下Au的效率可以高达200 gPO·h-1·gAu-1,而且个别催化剂氢气利用率甚至远远超过50%的工业化要求,达到了85%。最后我们通过溶解-重结晶制备出具有空心结构的HTS-1作为载体。XRD及TEM结果表明在170℃时HTS-1的晶型从单斜晶系转变为正交晶系,生成了S-1。然而该方法制备的HTS-1会生成对金的负载及催化反应不利的骨架外Ti02,大大降低了催化性能,最终得出空心钛硅分子筛不适合该体系。
【关键词】：金催化剂 磷酸锂 钛硅分子筛 异构化 环氧化 环氧丙烷 丙烯
【学位授予单位】：南京理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：O621.251
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-11
• 1 绪论11-25
• 1.1 纳米金的简介11
• 1.2 纳米金催化剂的应用概述11-13
• 1.2.1 环境污染控制11-12
• 1.2.2 能源加工12
• 1.2.3 化学合成12-13
• 1.3 纳米金催化剂的影响因素13-14
• 1.3.1 金的粒径效应13
• 1.3.2 载体的种类13-14
• 1.3.3 Au电子特性的影响14
• 1.3.4 其他影响14
• 1.4 纳米金催化剂在环氧丙烷异构化中的研究14-22
• 1.4.1 环氧丙烷简介14-15
• 1.4.2 环氧丙烷的生产工艺简介15-18
• 1.4.3 Au-Ti催化剂在HOPO中的研究进展18-22
• 1.5 环氧丙烷异构化制烯丙醇简介22-23
• 1.5.1 烯丙醇简介22
• 1.5.2 环氧丙烷异构化制烯丙醇22-23
• 1.5.3 纳米金的相关应用23
• 1.6 本文的研究内容及意义23-25
• 1.6.1 环氧丙烷异构化催化剂的研究23
• 1.6.2 气相丙烯环氧化催化剂的研究23-25
• 2 Au/Li_3PO_4在环氧丙烷异构化中的探索研究25-38
• 2.1 引言25
• 2.2 实验内容25-28
• 2.2.1 实验所需药品与仪器25-26
• 2.2.2 碱性Li_3PO_4的制备26
• 2.2.3 Au/Li_3PO_4的制备26
• 2.2.4 催化剂的表征方法26-27
• 2.2.5 环氧丙烷异构化性能评价27-28
• 2.3 结果与讨论28-37
• 2.3.1 各催化剂的结构、性质及形貌表征28-32
• 2.3.2 各Li_3PO_4化剂性能评价及分析32-34
• 2.3.3 各Li_3PO_4催化剂反应动力学分析34-37
• 2.4 本章小结37-38
• 3 经典法与两步法TS-1负载Au催化剂上丙烯环氧化的研究38-53
• 3.1 引言38
• 3.2 实验内容38-42
• 3.2.1 实验所需药品与仪器38-39
• 3.2.2 经典水热法TS-1的制备39-40
• 3.2.3 两步水解法TS-1的制备40
• 3.2.4 Au在TS-1上的负载40
• 3.2.5 催化剂的表征方法40-41
• 3.2.6 丙烯环氧化性能评价41-42
• 3.3 结果与讨论42-52
• 3.3.1 载体TS-1的结构形貌表征42-46
• 3.3.2 经典法TS-1粒径对Au/CTS-1催化性能的影响46-51
• 3.3.3 Au/TTS-1的催化性能评价51-52
• 3.4 本章小结52-53
• 4 空心TS-1的制备及负载Au后丙烯环氧化的探索研究53-64
• 4.1 引言53
• 4.2 实验内容53-55
• 4.2.1 实验所需药品与仪器53-54
• 4.2.2 在胶束介质中水热法合成TS-1(100)54
• 4.2.3 空心TS-1的制备54
• 4.2.4 Au在HTS-1上的负载54
• 4.2.5 催化剂的表征方法54-55
• 4.2.6 丙烯环氧化性能评价55
• 4.3 结果与讨论55-62
• 4.3.1 TPAOH浓度对HTS-1形貌结构的影响55-58
• 4.3.2 晶化温度对HTS-1形成空心的影响58-60
• 4.3.3 HTS-1负载Au的参数及其催化性能60-62
• 4.4 本章小结62-64
• 5 总结64-66
• 5.1 环氧丙烷异构化64
• 5.2 气相丙烯环氧化64-66
• 致谢66-67
• 参考文献67-76
• 附录76

【相似文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 ;日开发丙烷制环氧丙烷工艺[J];江苏化工;2000年04期

2 王跃志;国内环氧丙烷的生产及消费分析[J];江苏化工;2000年12期

3 ;2000年国内环氧丙烷供求预测[J];氯碱工业;2000年01期

4 ;金陵石化万吨级环氧丙烷装置调优成功[J];氯碱工业;2000年03期

5 ;日本开发丙烷制环氧丙烷工艺[J];氯碱工业;2000年05期

6 ;日开发丙烷制环氧丙烷工艺[J];辽宁化工;2000年02期

7 方德声;;直接用丙烯制备环氧丙烷的有效途径[J];科学;2001年05期

8 丰洋;生产环氧丙烷的新工艺[J];石油炼制与化工;2001年06期

9 ;住友开发无副产环氧丙烷新工艺[J];氯碱工业;2001年02期

10 傅兴宇 ,冯埃生;我国科学家找到环氧丙烷生产新方法[J];税务;2001年07期

中国重要会议论文全文数据库 前10条

1 张翠格;吴周安;王树华;周强;罗孟飞;;三氟环氧丙烷合成研究进展[A];中国化学会第十一届全国氟化学会议论文摘要集[C];2010年

2 游贤德;;国内外环氧丙烷生产工艺改进与新技术开发[A];中国聚氨酯工业协会第十一次年会论文集[C];2002年

3 曹爱兵;刘正;;环氧丙烷生产与废水处理技术[A];中国化工学会2003年石油化工学术年会论文集[C];2003年

4 柯丽;杨菁;冯炎;冯静;张明森;;丙烯环氧化制环氧丙烷[A];中国化工学会2005年石油化工学术年会论文集[C];2005年

5 周永敏;柳云骐;胡成江;李琴;于菲菲;刘洋;刘晨光;;环氧丙烷合成技术的研究进展[A];第三届全国工业催化技术及应用年会论文集[C];2006年

6 张颖鑫;辛嘉英;柳眉;夏春谷;李树本;;甲醇驱动的环氧丙烷连续生物合成[A];第十一届全国青年催化学术会议论文集（下）[C];2007年

7 林民;朱斌;黄顺贤;舒兴田;李华;王伟;何驰剑;高计皂;武小驹;;丙烯双氧水环境友好制备环氧丙烷[A];中国化学会第26届学术年会绿色化学分会场论文集[C];2008年

8 顾约伦;;高附加值的丙烯衍生物环氧丙烷[A];上海市化学化工学会2007年度学术年会论文摘要集[C];2007年

9 冯树波;于广欣;王雪平;武春敏;付维享;;丙烷路线制取环氧丙烷集成工艺-氢氧气氛中丙烯环氧化反应研究[A];第一届全国化学工程与生物化工年会论文摘要集(上)[C];2004年

10 索掌怀;金明善;徐秀峰;鲁继青;李灿;;负载型纳米金催化剂上丙烯空气氧化制环氧丙烷[A];第四届全国环境催化与环境材料学术会议论文集[C];2005年

中国重要报纸全文数据库 前10条

1 高枫;环氧丙烷：后年可望不缺口[N];中国化工报;2004年

2 汪江海;环氧丙烷起色不大[N];中国化工报;2005年

3 金秋;环氧丙烷供需将趋平衡[N];中国化工报;2005年

4 普华;环氧丙烷价格小涨[N];中国化工报;2006年

5 汪江海;环氧丙烷暴利时代结束[N];中国化工报;2006年

6 普华;环氧丙烷市场稳定[N];中国化工报;2006年

7 普华;环氧丙烷价格下调[N];中国化工报;2006年

8 饶兴鹤;环氧丙烷产需将同步增长[N];中国化工报;2006年

9 普华;环氧丙烷行情上下两难[N];中国化工报;2007年

10 舞文;环氧丙烷后市堪忧[N];中国化工报;2007年

中国博士学位论文全文数据库 前8条

1 马卫华;环氧丙烷异构化催化剂的研究[D];南京理工大学;2005年

2 炎正馨;纳米铝粉在环氧丙烷快速反应催化机理研究[D];四川大学;2006年

3 李奕川;丙烯直接环氧化制环氧丙烷节能降耗工艺技术研究[D];华东理工大学;2014年

4 张治国;环氧乙烷和环氧丙烷的开环聚合反应与产物性能研究[D];浙江大学;2005年

5 王金雪;Ag/TS-1催化剂上丙烯直接气相环氧化制环氧丙烷[D];大连理工大学;2011年

6 闫海生;丙烯环氧化钛硅沸石催化剂的研制、评价及反应过程的研究[D];大连理工大学;2002年

7 吴国强;固定床上TS-1催化丙烯环氧化制备环氧丙烷反应研究[D];天津大学;2013年

8 成卫国;丙烯环氧化钛硅分子筛制备、水热改性及反应过程的研究[D];大连理工大学;2005年

中国硕士学位论文全文数据库 前10条

1 毛圣捷;厌氧生物处理环氧丙烷联产甲基叔丁基醚（PO/MTBE）生产废水的试验研究[D];郑州大学;2016年

2 吕岩;水在磷酸锂表面的吸附解离及金催化环氧丙烷异构化的理论研究[D];南京理工大学;2016年

3 王涛;负载纳米金催化剂在环氧丙烷异构化及气相丙烯环氧化中的应用研究[D];南京理工大学;2016年

4 郭会蕊;环氧丙烷装置制冷过程优化与运行研究[D];中国石油大学;2007年

5 钟亮;丙烯部分氧化合成环氧丙烷表面反应规律的研究[D];天津大学;2004年

6 刘璇;二氧化碳与环氧丙烷及六氟环氧丙烷的聚合研究[D];陕西师范大学;2012年

7 丁元胜;制备六氟环氧丙烷新工艺的模试研究[D];浙江大学;2008年

8 闫江涛;六氟丙烯多相催化直接氧化合成六氟环氧丙烷的探索[D];郑州大学;2008年

9 马英;叔丁基过氧化氢—丙烯共氧化制备环氧丙烷工艺[D];湘潭大学;2011年

10 阳辉;钛硅分子筛催化丙烯液相环氧化制环氧丙烷的研究[D];郑州大学;2013年

，

本文编号：1098761