水滑石固体碱催化剂的活性位结构调控及其对甲醛与异丁醛羟醛缩合反应的催化性能研究

发布时间：2022-05-08 16:16

　　羟醛缩合反应是一类合成高价值精细化工品的非常重要的工业催化反应;其中,甲醛与异丁醛缩合制羟基新戊醛是生产重要化工原料新戊二醇的必要步骤。目前生产过程一般使用均相碱催化剂来实现该反应,导致了大量废液的产生,造成了产物难分离、环境污染、设备腐蚀等问题。固体碱催化剂具有产物易于分离、环境友好等优势,是解决以上问题的有效途径和方法。然而,由于材料制备和研究手段的限制,设计和研究性能高效、稳定性良好的固体碱催化剂仍然面临巨大的挑战,同时对其本征碱活性位结构及作用机制仍然缺乏深入的认识。因此,本论文基于水滑石（LDHs）层状材料特有的结构记忆效应,系统调变LDHs前体的制备及焙烧/水合复原过程条件,精细调控碱性位结构种类、强度、数量以及电子结构,得到LDHs高性能固体碱催化剂,对甲醛与异丁醛羟醛缩合反应表现出优异的碱催化性能。此外,采用多种研究手段（原位结构表征技术、DFT理论计算）,定性、定量确定了该固体碱催化剂的碱性位结构,探索了对碱性位精细结构的调控机制,确立了碱性位结构与羟醛缩合反应性能之间的构效关系,研究了 LDHs固体碱催化剂催化甲醛与异丁醛羟醛缩合反应的机理。本论文为固体碱催化剂的设... 

【文章页数】：111 页

【学位级别】：博士

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摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
    1.1 引言
    1.2 固体碱催化剂概述及研究进展
        1.2.1 固体碱催化剂定义与分类
        1.2.2 固体碱催化剂表征
            1.2.2.1 指示剂法
            1.2.2.2 CO_2程序升温脱附
            1.2.2.3 紫外吸收光谱
            1.2.2.4 X射线光电子能谱
            1.2.2.5 CO_2吸附-原位红外光谱
            1.2.2.6 CDCl_3吸附-原位红外光谱
        1.2.3 固体碱催化剂的应用
            1.2.3.1 异构化反应
            1.2.3.2 加氢反应
            1.2.3.3 酯交换反应
            1.2.3.4 C-C键形成反应
    1.3 固体碱催化羟醛缩合反应意义及研究进展
        1.3.1 丙酮自缩合生成二丙酮醇反应
        1.3.2 丙醛以及丁醛羟醛的自缩合反应
        1.3.3 丙酮与糠醛(5-甲基糠醛)羟醛缩合反应
        1.3.4 甲醛异丁醛羟醛缩合反应
    1.4 LDHs多相催化材料
        1.4.1 LDHs材料应用于多相碱催化领域
        1.4.2 LDHs材料应用于电催化领域
        1.4.3 LDHs材料应用于光催化领域
            1.4.3.1 有机污染物的光降解
            1.4.3.2 光催化水还原产氢
            1.4.3.3 光催化CO_2还原
        1.4.4 LDHs材料应用于插层限域催化
    1.5 本论文研究内容、目的及意义
        1.5.1 研究内容
        1.5.2 目的及意义
第二章 CaAl-LDH碱结构调控及其催化羟醛缩合反应性能研究
    2.1 前言
    2.2 实验部分
        2.2.1 实验材料与试剂
        2.2.2 催化剂制备
        2.2.3 催化甲醛与异丁醛羟醛缩合反应评价体系
        2.2.4 表征手段与方法
        2.2.5 计算参数及方法
    2.3 结果与讨论
        2.3.1 合成条件筛选
        2.3.2 结构与形貌表征
        2.3.3 表面碱性位结构表征
        2.3.4 催化性能评价及构效关系
    2.4 本章小结
第三章 CaMnAl-LDH催化羟醛缩合反应性能及Mn的增效机制研究
    3.1 前言
    3.2 实验部分
        3.2.1 实验材料与试剂
        3.2.2 催化剂制备
        3.2.3 催化甲醛与异丁醛羟醛缩合反应评价体系
        3.2.4 表征手段与方法
        3.2.5 计算参数及方法
    3.3 结果与讨论
        3.3.1 结构与形貌表征
        3.3.2 表面碱性位结构表征
        3.3.3 催化性能评价及构效关系
    3.4 本章小结
第四章 结论
本论文创新点
参考文献
致谢
研究成果及发表的学术论文
作者和导师简介
附件



本文编号：3651972