两类乙烷氧氯化反应催化剂的比较研究

发布时间：2017-08-18 22:28

  本文关键词：两类乙烷氧氯化反应催化剂的比较研究

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【摘要】：聚氯乙烯(polyvinyl chloride)被作为世界上应用最为广泛的通用塑料而被人们所熟知。在工业生产和日常生活等各个方面都得到了广泛的应用。因此,聚氯乙烯的高效、绿色、低成本可持续生产关系到整个国家的整体经济实力。目前99%以上的PVC是由氯乙烯单体而合成。在诸多氯乙烯的生产方式中乙烷氧氯化法是一种相对绿色且较有效可行的方法之一,然而该方法由于缺乏工业应用的催化剂,目前还未实现工业化。本文采用溶胶-凝胶混合法制备了两类乙烷氧氯化反应制备氯乙烯的催化剂。一类为Na修饰的尖晶石类与氯化铜复合氧化物催化剂Ni1-xNaxMn2O4-CuCl2/γ-Al2O3 (x=0,0.3,0.5,0.7),主要测定了该系列催化剂在乙烷氧氯化反应制备氯乙烯中的催化活性,并且应用XRD、XRF、ICP-OES、BET、SEM等方法对该系列催化剂的表征进行部分研究。结果表明,该系列催化剂中Ni0.5Na0.5Mn2O4 CuCl2/γ-Al2O3的催化活性是本系列中最好的,其乙烷转化率达到97%以上,氯乙烯选择性达到36%；连续反应8小时,乙烷转化率和氯乙烯选择性基本保持不变,另一类为钾修饰的铜基类钙钛矿型La2-xKxCuO4/γ-Al2O3(x=0,0.1,0.3,0.5)催化剂,同样测定了催化剂在乙烷氧氯化反应制备氯乙烯中的活性,与此同时也应用XRD、XRF、ICP-OES、BET、SEM等方法对该系列催化剂进行了表征。实验结果发现La1.7K0.3CuO4/γ-Al2O3的活性是该系列中最好的,其乙烷转化率达到93%,氯乙烯的选择性达到54%。连续反应8小时,乙烷转化率和氯乙烯选择性基本保持不变,主要从目前制约乙烷氧氯化反应催化剂发展的选择性角度考虑综合比较,我们认为La1.7K0.3CuO4/γ-Al2O3的催化活性是上述两类乙烷氧氯化制备氯乙烯催化剂中活性最好的。于是使用XPS技术以未用钾修饰的类钙钛矿型La2CuO4/Y-Al2O3为对比标准,对钾修饰的类钙钛矿型La1.7K0.3CuO4/γ-Al2O3催化剂进行了铜和镧的价态及表面吸附氧和晶格氧的分析计算,XPS实验发现催化剂表面铜有两种价态分别是Cu2+价和Cu1+,稀土镧离子均为3价,La1.7K0.3CuO4/γ-Al2O3吸附氧量大于La2CuO4/γ-Al2O3,这可能是该催化剂具有较好催化活性的原因之一。
【关键词】：氯乙烯 尖晶石 类钙钛矿 乙烷氧氯化催化性能
【学位授予单位】：内蒙古大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TQ222.423;O643.36
【目录】：

• 摘要4-6
• ABSTRACT6-10
• 一、绪论10-13
• 1.1 研究的意义及概述10-12
• 1.2 论文的选题12-13
• 二、实验部分13-20
• 2.1 主要原料及试剂13-14
• 2.2 评价表征所用仪器14
• 2.3 乙烷氧氯化催化剂的制备14-16
• 2.4 乙烷氧氯化催化剂反应装置16-17
• 2.4.1 乙烷氧氯化反应装置16-17
• 2.4.2 催化剂活性评估标准17
• 2.5 乙烷氧氯化催化剂的表征17-20
• 2.5.1 X-射线衍射表征(XRD)17-18
• 2.5.2 X-射线荧光表征(XRF)18
• 2.5.3 电感耦合等离子体光谱表征(ICP)18
• 2.5.4 比表面积表征(BET)18
• 2.5.5 扫描电镜表征(SEM)18
• 2.5.6 气相色谱仪表征18-19
• 2.5.7 X射线光电子能谱表征(XPS)19-20
• 三、Ni_(1-x)Na_xMn_2O_4-CuCl_2/γ-Al_2O_3(x=0,0.3,0.5,0.7)催化剂在乙烷氧氯化反应中的性能研究20-31
• 3.1 引言20
• 3.2 催化剂Ni_(1-x)Na_xMn_2O_4-CuCl_2/γ-Al_2O_3的表征结果与活性分析20-29
• 3.2.1 催化剂Ni_(1-x)Na_xMn_2O_4的X射线粉末衍射(XRD)表征20-21
• 3.2.2 催化剂Ni_(1-x)Na_xMn_2O_4的X射线荧光光谱(XRF)表征21-23
• 3.2.3 催化剂Ni_(1-x)Na_xMn_2O_4-CuCl_2/γ-Al_2O_3的X射线荧光光谱(XRF)表征23-24
• 3.2.4 催化剂Ni_(1-x)Na_xMn_2O_4-CuCl_2/γ-Al_2O_3的电感耦合等离子体光谱仪(ICP)表征24
• 3.2.5 催化剂Ni_(1-x)Na_xMn_2O_4-CuCl_2/γ-Al_2O_3的比表面积(BET)表征24-26
• 3.2.6 催化剂Ni_(1-x)Na_xMn_2O_4-CuCl_2/γ-Al_2O_3的活性分析26-29
• 3.3 小结29-31
• 四、类钙钛矿型催化剂La_(2-x)K_xCuO_4/γ-Al_2O_3在乙烷氧氯化反应中的催化研究31-50
• 4.1 引言31
• 4.2 催化剂La_(2-x)K_xCuO_4/γ-Al_2O_3的表征与活性分析31-48
• 4.2.1 催化剂La_(2-x)K_xCuO_4/γ-Al_2O_3的X射线衍射(XRD)表征31-33
• 4.2.2 催化剂La_(2-x)K_xCuO_4/γ-Al_2O_3的X射线荧光光谱(XRF)表征33-34
• 4.2.3 催化剂La_(2-x)K_xCuO_4/γ-Al_2O_3的电感耦合等离子体光谱仪(ICP)表征34
• 4.2.4 催化剂La_(2-x)K_xCuO_4/γ-Al_2O_3的N_2物理吸附(BET)表征34-36
• 4.2.5 催化剂La_(2-x)K_xCuO_4/γ-Al_2O_3的扫描电镜(SEM)表征36-37
• 4.2.6 催化剂La_(2-x)K_xCuO_4/γ-Al_2O_3的X射线光电子能谱表征37-42
• 4.2.7 催化剂La_(2-x)K_xCuO_4/γ-Al_2O_3的催化活性分析42-48
• 4.3 小结48-50
• 五、总结50-51
• 参考文献51-55
• 附录55-60

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