CO 2 与甘油、烯烃环氧化物的催化合成反应研究
发布时间：2021-07-03 12:01
大气中二氧化碳（CO2）浓度的不断攀升已经造成了日益严重的环境问题。但是,作为一种丰富、廉价、无毒以及可再生的碳一资源,CO2的化学转化利用是目前的研究热点。该工作的研究重点有两个:一方面开发廉价易得的催化剂,在温和条件下高效催化这些转化反应,并对产物进行调控,从而高选择性地得到目标产物;另一方面,寻找高能量的底物对CO2进行诱导,从而进行这些转化反应。因此,本论文主要围绕二氧化碳的资源化利用进行了以下的工作:（1）通过共沉淀制备了一系列的Cu-Mn复合氧化物。有趣的是,对于甘油与尿素的反应,不同铜/锰摩尔比的催化剂显示出不同的催化性能。通过X射线衍射（XRD）、X射线光电子能谱（XPS）、扫描电子显微镜（SEM）、透射电子显微镜（TEM）、傅里叶变换红外（FT-IR）光谱和CO2、NH3的程序升温脱附（NH3/CO2-TPD）对催化剂的物理化学性质进行表征。结果表明Cu1.4Mn1.6O<...
【文章来源】：南京师范大学江苏省 211工程院校
【文章页数】：86 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
催化剂的XRD衍射图(a)CuOx,(b)Cu
第2章Cu-Mn复合氧化物催化甘油与尿素的羰基化反应22FT-IR表征用于进一步确定Cu-Mn复合氧化物的晶相（图2.2）。与单一金属氧化物相比，所有Cu-Mn复合氧化物出现新的能带（506cm-1）[140]。因此该能带应属于Cu1.4Mn1.6O4晶相的特定能带。CuOx（图2.2a）在531和590cm-1处显示两个肩带，在464cm-1处显示一个弱带，这都是由于CuO中的Cu-O键的振动引起的[141]。MnOx的红外吸收带（图2.2e）在524和671cm-1处显示两个明显的肩峰，在574和606cm-1处显示两个弱峰，这都与Mn2O3的特征峰一致[142]。对于Cu-Mn复合氧化物而言，在Cu0.5Mn复合氧化物中还发现了属于Mn2O3的606cm-1能带；在Cu1Mn复合氧化物中也观察到归于CuO的590cm-1的能带；在Cu2Mn复合氧化物中也观察到属于CuO的464、531和590cm-1的能带。从图2.2b–d中可以看出，CuO吸收峰的强度随铜含量的增加而增加，而Mn2O3的强度下降，这表明随着Cu-Mn复合氧化物中铜含量的增加CuO相的增加和Mn2O3相的减少。如上所述，可以看出FT-IR光谱的表征结果与XRD所示的结果一致。其中，在约3435cm-1处的宽峰表明被吸收水分子的O–H伸缩振动吸收峰。在约1600cm-1处的吸收峰归于水分子的弯曲振动吸收峰。图2.2催化剂的FT-IR光谱图(a)CuOx,(b)Cu0.5Mn,(c)Cu1Mn,(d)Cu2Mnand(e)MnOx
第2章Cu-Mn复合氧化物催化甘油与尿素的羰基化反应23表2.3Cu-Mn复合氧化物的Mn2p，Cu2p和O1sXPS结果催化剂SurfaceelementmolarratioMn2+Mn3+Mn4+Mn4+/Mn2++Mn3+OlattOadsOsurOlatt/Oads+OsurBETsurfaceareaMnOx18.651.430.00.4375.922.12.03.119.6Cu0.5Mn30.943.725.40.3451.043.85.21.117.6Cu1Mn22.040.137.90.6160.332.67.11.514.1Cu2Mn9.765.924.40.3249.239.910.90.920.0CuOx----49.931.618.51.011.7Cu-Mn复合氧化物，CuOx和MnOx的Mn2p、Cu2p和O1s的XPS光谱如图2.3所示。在所有样品中获得的Mn2p曲线可以分解为在639.8–640.8，641.1–642.3和642.8–643.2eV处的三个能带，它们分别是催化剂表面的Mn2+、Mn3+和Mn4+物种对应的能带[141,143]。如表2.3所示，通过对Mn2pXPS光谱进行定量分析，计算出了催化剂表面上Mnn+的确切含量及它们相应的比率，可以清楚地图2.3(A)催化剂的Mn2pXPS谱图(a)Cu0.5Mn,(b)Cu1Mn,(c)Cu2Mnand(d)MnOx；(B)催化剂的O1sXPS谱图(a)CuOx,(b)Cu0.5Mn,(c)Cu1Mn,(d)Cu2Mnand(e)MnOx；(C)催化剂的Cu2pXPS谱图(a)CuOx,(b)Cu0.5Mn,(c)Cu1Mnand(d)Cu2Mn
【参考文献】：
期刊论文
[1]碳酸甘油酯衍生物用于电解液添加剂的研究[J]. 肖大刚,刘靖,郭也平,李汝娟,孙冬兰. 电源技术. 2017(05)
[2]溶剂为碳酸甘油酯的电解液及凝胶电解质的电化学行为[J]. 孙冬兰,李汝娟,程绍玲,肖大刚,董丹霞. 吉林大学学报(理学版). 2015(05)
[3]离子液体催化甘油和尿素合成甘油碳酸酯（英文）[J]. 陈娟娟,王畅,董彬,冷文光,黄军,格日乐,高艳安. 催化学报. 2015(03)
[4]固体碱催化酯交换反应制备生物柴油研究进展[J]. 杨涛,陶荣哨,黄鹏,姚靖靖,裴文. 化工生产与技术. 2015(01)
[5]An efficient catalytic system for the synthesis of glycerol carbonate by oxidative carbonylation of glycerol[J]. WANG LiYan,LIU Yan,LIU ChunLing,YANG RongZhen,DONG WenSheng. Science China（Chemistry）. 2013(10)
[6]浅析碳酸丙烯酯的绿色工艺制法[J]. 钟莹. 中国石油和化工标准与质量. 2011(09)
[7]CO2和丙三醇合成丙三醇碳酸酯的热力学分析[J]. 赵毅,郝荣杰,沈艳梅,方丹. 天然气化工（C1化学与化工）. 2010(06)
[8]碱催化二氧化碳和丙三醇合成丙三醇碳酸酯的研究[J]. 黄世勇,王富丽,魏伟,孙予罕. 现代化工. 2008(10)
[9]碳酸丙烯酯/碳酸乙烯酯的制备技术研究进展[J]. 赵艳敏,刘绍英,王公应. 现代化工. 2005(S1)
本文编号：3262543
【文章来源】：南京师范大学江苏省 211工程院校
【文章页数】：86 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
催化剂的XRD衍射图(a)CuOx,(b)Cu
第2章Cu-Mn复合氧化物催化甘油与尿素的羰基化反应22FT-IR表征用于进一步确定Cu-Mn复合氧化物的晶相（图2.2）。与单一金属氧化物相比，所有Cu-Mn复合氧化物出现新的能带（506cm-1）[140]。因此该能带应属于Cu1.4Mn1.6O4晶相的特定能带。CuOx（图2.2a）在531和590cm-1处显示两个肩带，在464cm-1处显示一个弱带，这都是由于CuO中的Cu-O键的振动引起的[141]。MnOx的红外吸收带（图2.2e）在524和671cm-1处显示两个明显的肩峰，在574和606cm-1处显示两个弱峰，这都与Mn2O3的特征峰一致[142]。对于Cu-Mn复合氧化物而言，在Cu0.5Mn复合氧化物中还发现了属于Mn2O3的606cm-1能带；在Cu1Mn复合氧化物中也观察到归于CuO的590cm-1的能带；在Cu2Mn复合氧化物中也观察到属于CuO的464、531和590cm-1的能带。从图2.2b–d中可以看出，CuO吸收峰的强度随铜含量的增加而增加，而Mn2O3的强度下降，这表明随着Cu-Mn复合氧化物中铜含量的增加CuO相的增加和Mn2O3相的减少。如上所述，可以看出FT-IR光谱的表征结果与XRD所示的结果一致。其中，在约3435cm-1处的宽峰表明被吸收水分子的O–H伸缩振动吸收峰。在约1600cm-1处的吸收峰归于水分子的弯曲振动吸收峰。图2.2催化剂的FT-IR光谱图(a)CuOx,(b)Cu0.5Mn,(c)Cu1Mn,(d)Cu2Mnand(e)MnOx
第2章Cu-Mn复合氧化物催化甘油与尿素的羰基化反应23表2.3Cu-Mn复合氧化物的Mn2p，Cu2p和O1sXPS结果催化剂SurfaceelementmolarratioMn2+Mn3+Mn4+Mn4+/Mn2++Mn3+OlattOadsOsurOlatt/Oads+OsurBETsurfaceareaMnOx18.651.430.00.4375.922.12.03.119.6Cu0.5Mn30.943.725.40.3451.043.85.21.117.6Cu1Mn22.040.137.90.6160.332.67.11.514.1Cu2Mn9.765.924.40.3249.239.910.90.920.0CuOx----49.931.618.51.011.7Cu-Mn复合氧化物，CuOx和MnOx的Mn2p、Cu2p和O1s的XPS光谱如图2.3所示。在所有样品中获得的Mn2p曲线可以分解为在639.8–640.8，641.1–642.3和642.8–643.2eV处的三个能带，它们分别是催化剂表面的Mn2+、Mn3+和Mn4+物种对应的能带[141,143]。如表2.3所示，通过对Mn2pXPS光谱进行定量分析，计算出了催化剂表面上Mnn+的确切含量及它们相应的比率，可以清楚地图2.3(A)催化剂的Mn2pXPS谱图(a)Cu0.5Mn,(b)Cu1Mn,(c)Cu2Mnand(d)MnOx；(B)催化剂的O1sXPS谱图(a)CuOx,(b)Cu0.5Mn,(c)Cu1Mn,(d)Cu2Mnand(e)MnOx；(C)催化剂的Cu2pXPS谱图(a)CuOx,(b)Cu0.5Mn,(c)Cu1Mnand(d)Cu2Mn
【参考文献】：
期刊论文
[1]碳酸甘油酯衍生物用于电解液添加剂的研究[J]. 肖大刚,刘靖,郭也平,李汝娟,孙冬兰. 电源技术. 2017(05)
[2]溶剂为碳酸甘油酯的电解液及凝胶电解质的电化学行为[J]. 孙冬兰,李汝娟,程绍玲,肖大刚,董丹霞. 吉林大学学报(理学版). 2015(05)
[3]离子液体催化甘油和尿素合成甘油碳酸酯（英文）[J]. 陈娟娟,王畅,董彬,冷文光,黄军,格日乐,高艳安. 催化学报. 2015(03)
[4]固体碱催化酯交换反应制备生物柴油研究进展[J]. 杨涛,陶荣哨,黄鹏,姚靖靖,裴文. 化工生产与技术. 2015(01)
[5]An efficient catalytic system for the synthesis of glycerol carbonate by oxidative carbonylation of glycerol[J]. WANG LiYan,LIU Yan,LIU ChunLing,YANG RongZhen,DONG WenSheng. Science China（Chemistry）. 2013(10)
[6]浅析碳酸丙烯酯的绿色工艺制法[J]. 钟莹. 中国石油和化工标准与质量. 2011(09)
[7]CO2和丙三醇合成丙三醇碳酸酯的热力学分析[J]. 赵毅,郝荣杰,沈艳梅,方丹. 天然气化工（C1化学与化工）. 2010(06)
[8]碱催化二氧化碳和丙三醇合成丙三醇碳酸酯的研究[J]. 黄世勇,王富丽,魏伟,孙予罕. 现代化工. 2008(10)
[9]碳酸丙烯酯/碳酸乙烯酯的制备技术研究进展[J]. 赵艳敏,刘绍英,王公应. 现代化工. 2005(S1)
本文编号：3262543
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