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固体催化剂催化伯醇氧化合成羧酸的研究

作　者: 于文军
导　师: 周利鹏; 杨晓梅
学　校: 郑州大学
专　业: 工业催化
关键词: 苯甲醇 苯甲酸 氧化 H2O2O2
分类号: O643.32
类　型: 硕士论文
年　份: 2012年
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内容摘要


在有机合成化学中,伯醇氧化合成相应的羧酸是一个重要的转化反应。羧酸作为合成醇酸树脂、医药和染料的中间体及防腐剂,被广泛应用在各行业中。传统上,对于该反应使用化学计量比的铬酸盐、高锰酸钾等作为氧化剂,这类氧化剂不仅成本高,且生成大量有害的废物。从绿色化学的角度看,应用O2或者H2O2作为氧化剂近些年来已经引起了极大的关注。它克服了无机氧化剂成本高、副产物金属盐毒害环境等缺点,另外,它提供大量的活性氧且水是唯一的副产物。本论文发展了两种新的可用于醇氧化合成羧酸的催化体系。以30wt%H2O2为氧化剂,Na2WO4·2H2O(钨酸钠)/磺化碳体系可以有效地催化氧化苯甲醇,获得相应的酸。在本文中,系统地考察了磺化碳的原料及碳化方法、反应温度、反应时间、磺化碳用量等因素对反应体系催化性能的影响。结果表明：使用快速热解的碳化方法制备得热解碳(RC),经磺化后得RC-SO3H与钨酸钠组成的催化体系的催化性能最好,在油浴温度为100℃,反应10h,苯甲醇的转化率接近100%,苯甲酸的分离收率达到86%。以分子氧为氧化剂,Au/NaY在碱性环境中可以有效地催化醇氧化,获得相应的酸。在本文中,系统地考察了氯金酸溶液的pH、沉积温度、沉积时间,催化剂的焙烧温度及Au负载量等因素对Au/NaY催化性能的影响。结果表明：载体NaY在温度为80℃、pH=6的氯金酸溶液中沉积16h,300℃下焙烧得2%Au/NaY催化剂的催化活性最好。并以2%Au/NaY为催化剂,考察了反应温度、反应时间、NaOH用量、催化剂用量等因素对Au/NaY催化活性的影响。最佳的反应条件是：水为反应介质,n(Au):n(benzyl alcohol)=1.0×104-:1,在80℃、1.0MPa O2、1.5eq NaOH条件下催化氧化苯甲醇8h,苯甲醇的转化率96.6%、苯甲醛的收率为2.5%及苯甲酸的分离收率为94.4%；且2%Au/NaY重复使用三次其催化活性基本不变。

全文目录


摘要  4-5
Abstract  5-10
第一章 文献综述  10-21
  1.1 引言  10
  1.2 催化氧化醇体系的研究现状  10-20
    1.2.1 金属催化剂  10-19
    1.2.2 非金属催化剂  19-20
  1.3 论文研究思路  20-21
第二章 实验部分  21-34
  2.1 原料与试剂  21-22
  2.2 催化剂的制备  22-23
    2.2.1 磺化碳的制备及酸量的测定  22
    2.2.2 催化剂Au/NaY的制备  22-23
  2.3 催化剂的表征  23
    2.3.1 XRD分析  23
    2.3.2 FT-IR分析  23
    2.3.3 透射电镜(TEM)  23
    2.3.4 BET及孔分布测定  23
    2.3.5 热重分析(TG)  23
    2.3.6 酸碱滴定测定官能团的量  23
  2.4 催化活性的评价  23-34
    2.4.1 钨酸钠-磺化碳体系催化苯甲醇氧化合成苯甲酸的反应  24-28
    2.4.2 催化剂Au/NaY催化苯甲醇氧化合成苯甲酸的反应  28-34
第三章 钨酸钠-磺化碳催化H_2O_2氧化苯甲醇合成苯甲酸  34-42
  3.1 引言  34-35
  3.2 钨酸钠-磺化碳催化H_2O_2氧化苯甲醇合成苯甲酸  35-41
    3.2.1 原料与碳化方法的影响  35-38
    3.2.2 反应条件的影响  38-40
    3.2.3 样品分析  40-41
  3.3 小结  41-42
第四章 Au/NaY催化O_2氧化苯甲醇合成苯甲酸  42-63
  4.1 引言  42-43
  4.2 制备条件对Au/NaY催化O_2氧化苯甲醇制苯甲酸性能的影响  43-57
    4.2.1 NaY预处理时pH的调节对Au/NaY催化活性的影响  43-45
    4.2.2 Au负载量对制备得Au/NaY催化活性的影响  45-48
    4.2.3 氯金酸溶液的pH对制备得Au/NaY催化剂催化活性的影响  48-50
    4.2.4 沉积温度对制备得Au/NaY催化剂催化活性的影响  50-52
    4.2.5 沉积时间对制备得Au/NaY催化剂催化活性的影响  52-55
    4.2.6 焙烧温度对制备得Au/NaY催化剂催化活性的影响  55-57
  4.3 反应条件对Au/NaY催化苯甲醇氧化合成苯甲酸的影响  57-59
    4.3.1 反应温度对Au/NaY催化剂催化活性的影响  57
    4.3.2 反应时间对Au/NaY催化剂催化活性的影响  57-58
    4.3.3 催化剂用量对Au/NaY催化剂催化活性的影响  58-59
    4.3.4 NaOH用量对Au/NaY催化剂催化活性的影响  59
  4.4 催化剂稳定性的考察  59-60
  4.5 Au/NaY催化其它醇类化合物氧化反应  60-62
  4.6 小结  62-63
第五章 总结  63-64
参考文献  64-69
致谢  69-70
个人简历及论文发表情况  70

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中图分类: > 数理科学和化学 > 化学 > 物理化学（理论化学）、化学物理学 > 化学动力学、催化作用 > 催化 > 催化反应
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