氮化分子筛的制备及其Prins缩合反应性能研究

发布时间：2021-03-04 08:02

　　3-甲基-3-丁烯-1-醇（MBO）是一种重要的精细化学品中间体,在建筑、药物、香料、材料等诸多领域具有很好的应用前景。因此,本论文以异丁烯和甲醛为原料,采用高温氮化法制备的含氮Y和Beta分子筛为催化剂,进行Prins缩合反应合成MBO。本论文系统研究了含氮Y和Beta分子筛的制备条件,分子筛氮化前后结构和酸碱性质的变化以及与Prins缩合反应活性之间的关系。主要结果如下:（1）通过高温氮化法制备了一系列NY分子筛。采用XRD、²⁹Si MAS NMR以及元素分析等技术对NY分子筛进行表征,发现在氮化温度为850℃、氮化时间为12h、氨气流速为65 ml/min条件下,制备的含氮分子筛具有较高的Si-N物种和氮含量。（2）在最佳氮化条件下,对不同氮化气氛下制备的NY分子筛的结构和酸碱性进行了详细表征,并考察了其对甲醛与异丁烯Prins缩合反应性能和催化剂表面积碳的影响。发现以含水量5%的氨气为氮源制备的NY催化剂,由于酸量减少,且具有一定数量的中等强度碱,因此表现出较高的MBO选择性和产率。在最佳反应条件下,甲醛的转化率为92%,MBO的选择性达到89%,产率为... 

【文章来源】：大连理工大学辽宁省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校

【文章页数】：75 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
Abstract
引言
1 文献综述
    1.1 Prins缩合反应概述
        1.1.1 直接热缩合
        1.1.2 液体酸催化剂
        1.1.3 固体酸催化剂
        1.1.4 固体碱催化剂
    1.2 含氮分子筛的研究进展
        1.2.1 含氮分子筛的制备方法
        1.2.2 氮取代机理
    1.3 本论文的研究思路
2 实验部分
    2.1 实验原料、试剂和仪器
    2.2 催化剂制备
        2.2.1 氢型分子筛的制备
        2.2.2 氮化分子筛的制备
    2.3 催化剂表征
        2.3.1 X射线粉末衍射（XRD）
        2.3.2 元素分析
        2.3.3 固体核磁共振实验（Solid-state NMR）
3和CO₂程序升温脱附（NH₃-TPD和CO₂-TPD）">        2.3.4 NH₃和CO₂程序升温脱附（NH₃-TPD和CO₂-TPD）
        2.3.5 热重分析（TGA）
2吸附-脱附">        2.3.6 N₂吸附-脱附
    2.4 催化反应评价
    2.5 产物的定性与定量
        2.5.1 产物选择性的计算
        2.5.2 甲醛转化率的计算
3 氮化Y分子筛的制备及其在Prins缩合反应中的应用
    3.1 不同条件氮化的Y分子筛的结构和酸碱性表征
        3.1.1 氮化温度的影响
3流速的影响">        3.1.2 NH₃流速的影响
        3.1.3 氮化时间的影响
        3.1.4 氮化气氛的影响
    3.2 反应条件优化
        3.2.1 反应温度对反应性能的影响
        3.2.2 催化剂用量对反应性能的影响
        3.2.3 反应时间对反应性能的影响
        3.2.4 原料配比对反应性能的影响
        3.2.5 溶剂用量对反应性能的影响
        3.2.6 氮化气氛对反应性能的影响
    3.3 甲醛存在形态对反应性能的影响
        3.3.1 以多聚甲醛/甲醛水溶液为反应物的催化结果
        3.3.2 催化剂积碳TG和DTG分析
    3.4 不同离子类型的Y分子筛对反应性能的影响
        3.4.1 不同离子类型的Y分子筛的NH3-TPD和 CO2-TPD表征
        3.4.2 不同离子类型的Y分子筛对反应性能的影响
        3.4.3 催化剂积碳TG和DTG分析
    3.5 反应路径图
    3.6 小结
4 含氮Beta分子筛的制备及其在Prins缩合反应中的应用
    4.1 不同条件氮化的Beta分子筛的结构和酸碱性表征
        4.1.1 氨气流速的影响
        4.1.2 氮化时间的影响
        4.1.3 氮化温度的影响
    4.2 不同氮化条件制备的Beta分子筛对反应性能的影响
        4.2.1 氨气流速对反应性能的影响
        4.2.2 氮化时间对反应性能的影响
        4.2.3 氮化温度对反应性能的影响
    4.3 催化剂积碳TG和DTG分析
    4.4 NBeta分子筛再生性能研究
        4.4.1 再生后NBeta分子筛的催化反应性能
        4.4.2 再生后催化剂结构表征
        4.4.3 再生后催化剂TG和DTG分析
    4.5 小结
结论与情况说明
参考文献
附录A 甲醛和异丁烯反应产物GC-MS图
攻读硕士学位期间发表学术论文情况
致谢


【参考文献】：
期刊论文
[1]负载碱催化剂在Prins反应中的应用[J]. 王海永,吕慧,林晨,朱振炜,许康栋,曹贵平.  化工学报. 2015(10)
[2]SBA-15负载高分散纳米NiO的丙烷氧化脱氢制丙烯催化性能[J]. 鲁怀乾,石磊,何冲,翁维正,黄传敬,万惠霖.  物理化学学报. 2012(11)
[3]含氮分子筛的研究进展[J]. 武光军,关乃佳,李兰冬.  催化学报. 2012(01)
[4]含氮杂原子B—Beta分子筛的制备及其对Knoevenagel缩合反应的催化性能[J]. 顾建峰,袁忠勇.  工业催化. 2011(12)
[5]甲醛异丁烯热缩合合成3-甲基-3-丁烯-1-醇[J]. 刘季铨,李连地,闻霞,彭伟才,肖福魁,魏伟,孙予罕.  精细化工. 2011(03)
[6]含氮FAU分子筛的制备、表征及碱催化反应性能[J]. 王涛,武光军,李兰冬,关乃佳.  高等学校化学学报. 2011(03)
[7]功能化酸性离子液体催化甲醛与烯烃的Prins缩合反应[J]. 宋河远,唐中华,陈静.  分子催化. 2008(05)
[8]噻螨酮的合成工艺[J]. 楼江松,廖道华,吴忠信,王美娟,李超.  农药. 2008(05)
[9]Brnsted酸性离子液体催化异丁醛和叔丁醇缩合反应[J]. 沈江汉,王华,孙颖,刘红超,刘中民.  催化学报. 2007(11)
[10]3-甲基-2-丁烯-1-醇的合成方法[J]. 于洪远,刘纯山.  精细化工中间体. 2006(06)

硕士论文
[1]超临界异丁烯中无催化合成3-甲基-3-丁烯-1-醇的研究[D]. 万晓峰.浙江大学 2018
[2]普林斯缩合反应制备3-甲基-3-丁烯-1-醇[D]. 杨超.华东理工大学 2011



本文编号：3062858