钙基水滑石固体碱催化剂的制备及其催化羟醛缩合反应性能研究

发布时间：2022-01-22 15:09

　　羟醛缩合反应是精细化工行业中一类非常重要的反应,被广泛应用于药物、润滑油和聚酯树脂等化工用品的生产过程;其中,甲醛与异丁醛缩合生成羟基新戊醛是工业上制备新戊二醇的关键步骤。目前,该生产过程普遍采用液体碱作为催化剂,导致了大量废液的产生,造成了设备腐蚀和环境污染等问题。近年来,固体碱催化材料由于其环境友好、腐蚀性小、易于回收等优点引起了科研工作者的广泛关注。然而,受传统制备方法及研究手段的局限,设计和制备结构稳定、性能高效的固体碱催化剂成为当前所面临的重要挑战,同时对其本征碱活性位的构效关联及催化反应作用机制有待深入研究和揭示。本论文基于类水滑石（LDHs）材料特有的结构记忆效应,通过系统调变LDHs前体的合成条件,采用焙烧活化及水合复原等过程,制备得到三元CaGaAl-LDHs和CaInAl-LDHs固体碱催化剂,在甲醛与异丁醛缩合生成羟基新戊醛反应中,表现出优异的碱催化反应性能。采用多种原位结构表征手段和DFT理论计算相结合的研究方法,对该类固体碱催化剂的活性位结构进行了定性、定量探究,详细考察了对碱性位结构精细调控的作用机制,揭示了碱性位结构与羟醛缩合反应性能之间的构效关系。本论文... 

【文章来源】：北京化工大学北京市 211工程院校 教育部直属院校

【文章页数】：79 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

图１－１水滑石类材料的结构示意图

图１４碱催化下丙酮自缩合反应机理

?第一章绪论???１．４．４甲醛和异丁醛羟醛缩合反应??新戊二醇作为制备药物、润滑油、聚酯树脂等高附加值化工原料的重要中间体，在??新型能源材料制备，绿色化学发展等领域展现出非常有潜力的应用前景和迫切的市场需??求，是一类具有高附加值的重要的化工原料，可以通过羟基新戊醛进行加氢反应制备。??而甲醛与异丁醛发生羟醛缩合反应可高效的生产出羟基新戊醛产物，因此该缩合反应有??着非常重要的工业价值和经济效益，过程如图１－６所示。目前，甲醛与异丁醛进行羟醛??缩合反应来制备得到羟基新戊醛的生产工艺如下：首先以甲醛和异丁醛溶液为起始原??料，在碱性条件下进行碱催化，制备得到产物羟基新戊醛。传统工业上，甲醛与异丁醛??羟醛缩合反应一般使用氢氧化钠、三乙胺等均相催化剂进行催化。房鼎业等人考察了不??同液体碱催化剂（三乙胺、ＮａＯＨ、ＫＯＨ）催化甲醛与异丁醛反应的性能，并从反应温??度、压力、催化剂用量、反应物配比以及反应时间等因素对反应性能进行系统的分析，??并探宄该羟醛缩合反应催化性能的影响规律，从而得到最佳的反应工艺条件，并进一步??对羟基新戊醛进行了加氢反应研宄［８６］。从实验结果中得出液体碱催化剂对ＨＰＡ的制备??方面所具有的优异催化性能，但在该催化过程中仍存在许多不可忽视，急待解决的问题。??比如在反应过程中消耗大量的液体碱催化剂，导致废液的产生从而造成设备腐蚀及环境??污染等问题；另外还存在另一个问题在进行多相催化加氢反应之前有待解决，即该缩合??反应生成的产物羟基新戊醛及其不稳定，易发生分解反应和其它缩聚反应，导致产物的??选择性下降，需要在惰性气氛下进行保护处理和分离，惰性气氛可选择为Ｎ２或者Ｈｅ，??这就到导

【参考文献】：
期刊论文
[1]几何效应促进水滑石催化剂实现对羟醛缩合反应性能提升（英文）[J]. 王慧敏,邴威瀚,陈春源,杨宇森,徐明,陈利芳,郑雷,李晓林,张欣,殷建军,卫敏.  Chinese Journal of Catalysis. 2020(08)
[2]固体催化剂的研究方法第十三章程序升温分析技术(上)[J]. 杨锡尧.  石油化工. 2001(12)



本文编号：3602420