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硼钨杂多酸季铵盐催化环己烯双氧水环氧化研究

作　者: 胡红定
导　师: 朱明乔
学　校: 浙江大学
专　业: 化学工程
关键词: 环已烯环氧化双氧水硼钨杂多酸季铵盐催化剂
分类号: TQ203.2
类　型: 硕士论文
年　份: 2014年
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内容摘要

环己烯环氧化是烯烃环氧化的探针反应,产物环氧环己烷由于其分子结构中存在十分活泼的环氧基,能与胺、酚、醇、羧酸等反应生成一系列高附加值的化合物。因此,开发高效催化剂用于来源广泛、价格适中的环己烯选择性氧化合成环氧环己烷具有很高的学术价值及潜在的工业应用前景。本论文分为五个部分。首先简单概括了近十年双氧水氧化环己烯催化剂研究的新进展,提出了本论文研究思路。根据研究思路确定实验原料、实验设备,以及表征手段和实验方法。第三章对硼钨杂多酸季铵盐催化剂的制备以及将其应用于双氧水氧化环己烯催化性能的考察。硼钨杂多酸季铵盐催化剂制备较优方案如下：配置0.05mol/L Na2WO4溶液50mL,加入30wt.%稀硫酸16.34g,出现淡黄色沉淀,滴加30wt.%H202至沉淀恰好消失,得到淡黄色澄清透明溶液,加入0.52g H3BO3,在70℃反应0.5h,加入十六烷基三甲基氯化铵2.76g,在70℃下反应1.5h,反应结束后用4#砂芯漏斗抽虑,并用大量去离子水洗涤,在40℃烘箱中干燥11h,得到淡黄色固体催化剂颗粒,标记该催化剂为Cat23。Cat23催化剂表现良好的环氧化选择性,且反应条件温和,无溶剂,对环境友好。分别得到了两种条件下的最佳反应工艺条件,高温、反应时间短的最佳工艺条件为：在60℃下, n(H2O2):n(环己烯)=1.00,m(环己烯)=4.10g,m(Cat)=0.5g,m(Co-Cat)=0.53g,反应3小时,环己烯转化率52.3%,环氧环己烷的选择性67.4%,环氧环己烷收率35.3%。温度低、反应时间较长的最佳工艺条件为：在35℃下,n(H202)：n(环己烯)=1.00,m(环己烯)=4.10g,m(Cat)=0.5g, m(Co-Cat)=0.53g,反应24小时,环己烯转化率51.2%,环氧环己烷的选择性69.2%,环氧环己烷收率35.5%。第四章对催化剂进行表征；第五章对本文的主要研究内容进行了归纳总结,对硼钨杂多酸季铵盐催化剂上环己烯氧化的研究发展提出了一些建议。

全文目录

致谢  4-5
摘要  5-6
ABSTRACT  6-8
目录  8-11
缩写、符号清单  11-12
1 文献综述  12-33
  1.1 引言  12
  1.2 双氧水氧化环己烯合成环氧环己烷催化剂研究进展  12-30
    1.2.1 杂多酸催化剂  14-22
      1.2.1.1 硅钨杂多酸催化剂  14-15
      1.2.1.2 磷钨杂多酸催化剂  15-22
    1.2.2 过渡金属负载型催化剂  22-25
      1.2.2.1 分子间作用力  22-23
      1.2.2.2 化学键  23-25
    1.2.3 分子筛催化剂  25-27
      1.2.3.1 钛硅分子筛  25-26
      1.2.3.2 含有其他金属分子筛  26-27
    1.2.4 其他催化形式  27-30
      1.2.4.1 微波法  27-28
      1.2.4.2 光催化法  28
      1.2.4.3 温度控制相转移法  28
      1.2.4.4 多金属复合催化剂  28-29
      1.2.4.5 喹啉醇乙酸溶液法  29
      1.2.4.6 分子氧氧源-双氧水共作用反应机理  29-30
  1.3 论文研究思路  30-32
  1.4 论文研究内容  32-33
2 实验方法  33-42
  2.1 原料、药品与设备  33-34
  2.2 催化剂制备  34
  2.3 催化剂表征  34-37
    2.3.1 红外光谱(IR)分析  34-35
    2.3.2 热重(TG)分析  35
    2.3.3 程序升温脱附(NH_3-TPD)表面酸性分析  35-36
    2.3.4 比表面积(BET)分析  36
    2.3.5 粉末X射线衍射(XRD)分析  36-37
  2.4 环己烯环氧化反应催化剂活性评价  37
  2.5 氧化产物分析  37-42
    2.5.1 分析方法的选择  37-40
    2.5.2 氧化产物定量分析  40-42
3 硼钨杂多酸催化剂上环己烯环氧化研究  42-70
  3.1 催化剂设计  42-50
    3.1.1 催化剂设计理论简述  42-44
    3.1.2 催化剂反应机理假设  44-46
    3.1.3 催化剂制备设计  46-48
    3.1.4 空白实验  48-49
    3.1.5 水、油相分析  49-50
  3.2 催化剂制备探索  50-63
    3.2.1 催化剂制备过程中不同钨硼比的影响  51-53
    3.2.2 催化剂制备过程中双氧水使用量不同的影响  53-55
    3.2.3 催化剂制备过程中稀硫酸使用量不同的影响  55-57
    3.2.4 催化剂制备过程中季铵盐使用量不同的影响  57-59
    3.2.5 催化剂制备过程中合成温度的影响  59-61
    3.2.6 催化剂制备过程中合成时间的影响  61-62
    3.2.7 催化剂制备探索总结  62-63
  3.3 催化环氧化反应工艺条件优化  63-68
    3.3.1 不同温度对催化性能的影响  63-64
    3.3.2 不同原料比对催化性能的影响  64-65
    3.3.3 不同催化剂用量对催化性能的影响  65-66
    3.3.4 低温加长反应时间对催化性能的影响  66-68
    3.3.5 反应工艺条件优化总结  68
  3.4 本章总结  68-70
4 催化剂表征  70-81
  4.1 红外光谱(IR)分析  70-72
  4.2 热重(TG)分析  72-74
  4.3 程序升温脱附(NH_3-TPD)测定催化剂表面酸性  74-77
  4.4 比表面积(BET)分析  77-78
  4.5 粉末X射线衍射(XRD)分析  78-79
  4.6 本章总结  79-81
5. 结论与展望  81-84
  5.1 结论  81-82
  5.2 对后续工作的建议  82-84
附录一催化剂制备反应文件表  84-85
参考文献  85-93
作者简历  93
科研成果  93-94

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