二元醇一锅法合成酯的催化剂研究

发布时间：2017-12-12 13:11

  本文关键词：二元醇一锅法合成酯的催化剂研究

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【摘要】：二元醇一锅法合成高附加值的酯类化学品,是非常有价值的研究方向,但存在催化剂效率不高的问题。通过文献调研发现纳米Au催化剂对二元醇合成酯的催化效果较好。在课题组基础上,探究了Au/CeO_2-cube制备条件对1,3-丙二醇氧化酯化反应的影响;发现了镁铝类水滑石载体负载纳米Au对二元醇一锅法合成酯具有较好的催化效果。本课题主要研究的内容如下:(1)采用沉积-沉淀法制备了Au/CeO_2-cube催化剂,用于1,3-丙二醇的氧化酯化反应。研究了沉淀剂尿素的用量、CeO_2-cube焙烧温度、催化剂焙烧温度、Au负载量和沉积温度对反应性能的影响,并对催化剂进行了ICP、HRTEM、TEM、XRD、NH3-TPD、CO2-TPD、H2-TPR和XPS表征。结果表明:尿素和CeO_2-cube的质量比为6、沉积温度为80℃、CeO_2-cube焙烧温度400℃、Au/CeO_2-cube焙烧温度200℃制备1.5%Au/CeO_2-cube催化剂,具有最优的催化效果;在100℃、p(O2)=2 MPa和1,3-丙二醇和Au的摩尔比为75.5的条件下反应4 h,1,3-丙二醇的转化率达到97.5%,3-羟基丙酸甲酯和丙二酸二甲酯的选择性分别90.1%和6.1%;通过将用过的催化剂在200℃焙烧2 h烧掉表面的中毒物质的方法能将催化剂循环使用4次,催化性能略有降低,性能下降主要是由催化反应过程中Au颗粒粒径的长大造成的;催化剂上2.0-4.0 nm左右的具有少量Auδ+的负载纳米Au单质颗粒和合适的较弱的中强酸碱中心有助于醇的氧化酯化反应。并推测了Au/CeO_2-cube催化剂选择性氧化1,3-丙二醇合成3-羟基丙酸甲酯和丙二酸二甲酯的反应机理。(2)采用溶胶-沉淀法制备了Au/HT(镁铝水滑石)催化剂,用于1,3-丙二醇氧化酯化反应。研究了HT焙烧温度和Au/HT焙烧温度对催化性能的影响,并进行了XRD、TEM、ICP、XPS表征。结果表明:水滑石焙烧温度150℃、催化剂焙烧温度150℃时制备的1%Au/HT,具有最优的1,3-丙二醇氧化酯化反应的催化活性;在100℃、p(O2)=2 MPa和1,3-丙二醇和Au的摩尔比为113.2的条件下反应4 h,转化率达96.2%,3-羟基丙酸甲酯和丙二酸二甲酯的选择性分别94.9%和4.1%;可以循环使用6次仍有较高的催化性能。(3)以镁铝锌氢氧化物和氧化物或锌镁铝类水滑石为载体,采用溶胶-沉积法制备了纳米Au催化剂。通过表征ICP、TEM表征发现:Au含量在1%左右,平均粒径约3 nm,用于1,5-戊二醇氧化合成δ-戊内酯。结果发现:Au/Al2O3和Au/Mg Al(3:1)-HT对δ-戊内酯的选择性均99%,Au/Mg Al(3:1)-HT的催化活性最大。在醇金摩尔比为200:1、110℃、反应2 h条件下,Au/Mg Al(3:1)-HT催化剂催化1,5-戊二醇氧化合成δ-戊内酯,收率达67.9%。
【学位授予单位】：沈阳理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：O643.36;TQ225.24

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本文编号：1282610