氮掺杂介孔炭的制备及在乙炔氢氯化反应中的应用

发布时间：2017-10-30 09:22

  本文关键词：氮掺杂介孔炭的制备及在乙炔氢氯化反应中的应用

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【摘要】：聚氯乙烯(PVC)作为世界五大工程塑料之一被广泛应用于各个领域。基于我国多煤少气缺油的能源现状,70%以上的氯乙烯单体生产工艺采用基于煤化工的乙炔氢氯化工艺,该工艺目前仍然采用汞催化剂。随着全球限汞法规政策的出台及我国对环保问题的日益重视,开发高效低成本的环保型无汞催化剂成为我国氯乙烯产业生死攸关的技术瓶颈问题。本论文主要研究了氮改性炭材料及氮掺杂钌炭催化剂在乙炔氢氯化反应中的应用,主要取得了以下结果:1.选取了椰壳炭、木质炭、煤质炭和两种不同模板制备的介孔炭,考察了炭材料的性质对乙炔氢氯化反应性能的影响。研究发现,单位体积催化剂的初始活性表现为介孔炭(MC)煤质活性炭椰壳活性炭木质活性炭介孔炭(OMC),其中介孔炭(MC)稳定性较差。但是以单位质量计算的本征活性以MC的介孔炭活性最高,OMC次之,都比活性炭的活性高。煤质活性炭的灰分不是乙炔氢氯化反应活性中心,降低灰分含量,可以提高活性炭在乙炔氢氯化反应中的催化性能。2.采用尿素原位掺杂、尿素及氨气后改性及乙二胺和四氯化碳共聚的方法制备了氮掺杂介孔炭,并考察了氮的掺杂对乙炔氢氯化性能的影响。尿素原位合成法可得到氮含量达3.6wt%,且70%以上为石墨型氮。乙二胺和四氯化碳共聚的方法可以得到15~20%的氮含量。氮的掺杂可以提高其乙炔氢氯化反应的催化活性。3.通过原位法一步将氮和钌同时掺杂到介孔炭的骨架中,研究了氮的掺杂对钌炭催化剂的乙炔氢氯化反应性能的影响。氮元素的引入可有效提高镶嵌式钌炭催化剂乙炔氢氯化反应的催化活性,氮与钌同时作为活性位;对于负载型催化剂,氮的掺杂可以提高钌的分散度,但氮的掺杂对提高负载型钌炭催化剂的乙炔氢氯化反应性能作用有限。
【关键词】：氯乙烯 乙炔氢氯化 氮掺杂炭 无汞催化剂 钌炭催化剂
【学位授予单位】：浙江工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TQ222.423;O643.36
【目录】：

• 摘要9-10
• ABSTRACT10-12
• 第一章 文献综述12-31
• 1.1 引言12-14
• 1.2 氮掺杂炭材料在乙炔氢氯化反应中的应用14-25
• 1.2.1 氮掺杂炭材料的结构15-16
• 1.2.2 氮掺杂炭材料的制备方法16-21
• 1.2.3 氮掺杂炭材料在乙炔氢氯化反应中的应用21-25
• 1.3 钌炭催化剂的制备及其在乙炔氢氯化反应中的应用25-29
• 1.3.1 钌炭催化剂的制备25-27
• 1.3.2 钌炭催化剂在乙炔氢氯化反应中的应用27-29
• 1.4 选题意义依据及研究内容29-31
• 1.4.1 选题意义及依据29-30
• 1.4.2 研究内容30-31
• 第二章 实验部分31-38
• 2.1 主要仪器设备及试剂31-32
• 2.2 催化剂的制备32-34
• 2.2.1 介孔炭的制备32-33
• 2.2.2 氮掺杂炭材料（N-OMC）的制备33
• 2.2.3 负载型及镶嵌式钌炭催化剂的制备33-34
• 2.2.4 活性炭的灰分处理34
• 2.3 催化剂的表征34-37
• 2.3.1 比表面积和孔结构的测定（BET）34
• 2.3.2 程序升温脱附（TPD-MS）34-35
• 2.3.3 热重分析（TG）35
• 2.3.4 扫描电镜（SEM）与X射线能谱仪(EDS)35
• 2.3.5 X射线粉末衍射测试（XRD）35
• 2.3.6 透射电镜（TEM）35-36
• 2.3.7 CO静态化学吸附36
• 2.3.8 CHNS元素分析36
• 2.3.9 灰分含量的测定36-37
• 2.4 催化剂性能评价37-38
• 第三章 炭材料的性质对乙炔氢氯化反应性能的影响38-49
• 3.1 引言38
• 3.2 实验部分38-39
• 3.3 炭材料的表征及乙炔氢氯化反应性能39-44
• 3.3.1 炭材料的孔结构39-42
• 3.3.2 炭材料的表面性质42-43
• 3.3.3 不同炭材料在乙炔氢氯化反应中的催化性能43-44
• 3.4 活性炭的灰分对乙炔氢氯化反应性能的影响44-47
• 3.4.1 处理对活性炭结构、表面性质及灰分含量的影响44-47
• 3.4.2 灰分对煤质活性炭催化性能的影响47
• 3.5 本章小结47-49
• 第四章 氮掺杂介孔炭的制备及其乙炔氢氯化反应性能49-67
• 4.1 引言49
• 4.2 实验部分49-51
• 4.2.1 介孔炭（OMC）的制备49
• 4.2.2 氮掺杂介孔炭的制备49-51
• 4.3 尿素为氮源，原位合成氮掺杂介孔炭在乙炔氢氯化反应中的应用51-60
• 4.3.1 尿素为氮源，原位合成氮掺杂介孔炭的结构及性质51-58
• 4.3.2 尿素为氮源，原位合成氮掺杂介孔炭的乙炔氢氯化反应性能58-60
• 4.4 乙二胺为氮源，原位合成氮掺杂介孔炭在乙炔氢氯化反应中的应用60-65
• 4.4.1 乙二胺为氮源，原位合成氮掺杂介孔炭的结构及性质60-64
• 4.4.2 乙二胺为氮源，，原位合成氮掺杂介孔炭的乙炔氢氯化反应性能64-65
• 4.5 不同方法制备氮掺杂炭材料的乙炔氢氯化反应性能对比65
• 4.6 本章小结65-67
• 第五章 氮的掺杂对钌炭催化剂乙炔氢氯化反应性能的影响67-77
• 5.1 引言67
• 5.2 实验部分67-68
• 5.2.1 载体OMC和N-OMC的制备67
• 5.2.2 氮掺杂钌炭催化剂的制备67-68
• 5.3 氮掺杂钌炭催化剂在乙炔氢氯化反应中的应用68-75
• 5.3.1 氮掺杂钌炭催化剂的结构及性质68-74
• 5.3.2 氮掺杂钌炭催化剂在乙炔氢氯化反应中的催化性能74-75
• 5.4 本章小结75-77
• 第六章 结论与展望77-80
• 6.1 结论77-78
• 6.1.1 炭材料在乙炔氢氯化反应中的性能77
• 6.1.2 氮掺杂介孔炭的制备及乙炔氢氯化反应性能77-78
• 6.1.3 氮的掺杂对钌炭催化剂乙炔氢氯化性能的影响78
• 6.2 展望78-80
• 参考文献80-88
• 附录88-89
• 致谢89

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本文编号：1117071