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二乙醇胺脱氢氧化制亚氨基二乙酸Cu/ZrO_2催化剂的研究

作　者: 夏从桥
导　师: 杨元法
学　校: 浙江师范大学
专　业: 物理化学
关键词: 二乙醇胺亚氨基二乙酸 Cu/ZrO2催化剂相互作用
分类号: TQ225.1
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
下　载: 43次
引　用: 2次
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内容摘要

亚氨基二乙酸(Iminodiacetic Acid简称IDA)是一种重要的化工中间体,广泛应用于农药、制药、橡胶、电镀工业和金属加工等领域,其中,最主要用途是用于生产化学除草剂草甘膦。工业上生产亚氨基二乙酸的方法有很多种,其中,通过二乙醇胺(DEA)脱氢氧化法制亚氨基二乙酸因生产成本低、操作流程简单,且无污染,产品收率和纯度高,而具有重要的科学研究价值。本研究分别采用顺加和逆加共沉淀法制备了一系列CuO/ZrO2复合氧化物,利用氢气或硼氢化钾在一定条件下活化制得目标催化剂(Cu/ZrO2)。通过TG-DTA、XRD、BET、SEM、N2O滴定和H2-TPR等实验,重点考察了沉淀顺序、焙烧温度、活化方法、活化温度和活化时间等对催化剂结构与性能的影响。XRD结果表明,焙烧温度显著影响催化剂组分的晶型,逆加法制备催化剂发生相变的温度明显低于顺加法制备的催化剂；N2O滴定结果显示,逆加共沉淀法制备,400℃焙烧的Cu／Zr02催化剂铜比表面积最大,晶粒最小；H2-TPR结果显示,CuO还原峰向低温方向偏移,表明活性组分Cu(O)与载体ZrO2之间存在很强的相互作用。催化剂活性测试结果表明：使用逆加共沉淀法、400-500℃焙烧、氢气做还原剂(H2和N2体积比1：3)230℃活化1.5小时后制备的Cu／Zr02催化剂,铜含量(wt%)为20%,催化活性较高,首次使用时产物的收率达96.3%,重复使用12次产物的平均收率仍在86%以上；而使用顺加共沉淀法、500℃焙烧,硼氢化钾做还原剂室温活化4小时后制备的Cu／Zr02催化剂,铜含量(wt%)为20%,也同样具有很高的催化活性,首次使用时产物的收率可以达到95.3%,催化剂重复使用16次产物的平均收率仍在85%以上。

全文目录

摘要  3-4
ABSTRACT  4-6
目录  6-9
第一章文献综述  9-26
  1.1 绿色化学  9-11
    1.1.1 绿色化学的概念  9
    1.1.2 绿色化学的产生及其背景  9
    1.1.3 绿色化学的核心内容  9-10
    1.1.4 绿色化学主要研究的问题  10-11
  1.2 草苷膦概述  11-13
    1.2.1 草苷膦的性质  11
    1.2.2 草苷膦的应用  11-12
    1.2.3 草甘膦合成的方法  12-13
  1.3 亚氨基二乙酸概述  13-19
    1.3.1 亚氨基二乙酸的性质  13-14
    1.3.2 亚氨基二乙酸的应用  14-15
      1.3.2.1 用于农药工业上合成草甘膦  14
      1.3.2.2 用作螯合剂  14
      1.3.2.3 用于制备氮川三乙酸  14-15
      1.3.2.4 用于合成聚酯树脂  15
      1.3.2.5 其他应用  15
    1.3.3 亚氨基二乙酸的合成方法  15-18
      1.3.3.1 氯乙酸与氨反应  15
      1.3.3.2 亚氨基二乙腈水解法  15-16
      1.3.3.3 氮川三乙酸分解法  16
      1.3.3.4 二乙醇胺脱氢氧化法  16-17
      1.3.3.5 肼抱二乙酸合成法  17
      1.3.3.6 以氨基乙酸为原料合成法  17-18
    1.3.4 国内研发、生产状况  18-19
    1.3.5 市场发展前景  19
  1.4 二乙醇胺脱氢氧化生成亚氨基二乙酸催化剂的研究进展  19-21
    1.4.1 国外发展情况  19-21
    1.4.2 国内发展情况  21
  1.5 Cu/ZrO_2催化剂的研究进展及其应用  21-24
    1.5.1 氧化锆的结构与应用  21-22
    1.5.2 Cu/ZrO_2催化剂的制备方法  22-23
      1.5.2.1 浸渍法(IM)  22-23
      1.5.2.2 共沉淀法(CP)  23
      1.5.2.3 溶胶-凝胶法(sol-gel)  23
    1.5.3 Cu/ZrO_2催化剂的应用  23-24
  1.6 课题的研究意义及研究内容  24-26
    1.6.1 课题的研究目的及意义  24-25
    1.6.2 研究内容  25-26
第二章实验部分  26-34
  2.1 实验原料与设备  26-27
    2.1.1 实验试剂  26
    2.1.2 实验设备  26-27
  2.2 催化剂制备方法的确定  27
  2.3 Cu/ZrO_2催化剂的制备  27-29
    2.3.1 CuO/ZrO_2复合氧化物的制备  27-28
    2.3.2 催化剂的活化  28-29
  2.4 催化剂的表征  29-30
    2.4.1 差热扫描量热法(TG-DTA)  29
    2.4.2 粉末X射线衍射(XRD)  29
    2.4.3 比表面积测定(BET)  29
    2.4.4 扫描电子显微镜(SEM)  29
    2.4.5 氢气程序升温还原(H2-TPR)  29-30
    2.4.6 N_2O滴定  30
  2.5 催化剂的性能评价  30-34
    2.5.1 亚氨基二乙酸的制备  31-32
    2.5.2 产物的分析  32-34
      2.5.2.1 0.05 mol.L~(-1)NaOH的标定  32
      2.5.2.2 产物中亚氨基二乙酸钠浓度的测定  32-34
第三章结果与讨论  34-57
  3.1 实验影响因素的分析和确定  34-36
  3.2 催化剂的制备  36
  3.3 催化剂的表征  36-47
    3.3.1 催化剂的TG-DTA表征  36-37
    3.3.2 催化剂的物相结构表征  37-43
      3.3.2.1 CuO/ZrO_2复合氧化物的XRD表征  37-38
      3.3.2.2 氢气活化后Cu/ZrO_2催化剂的XRD表征  38-42
      3.3.2.3 硼氢化钾活化后Cu/ZrO_2催化剂的XRD表征  42-43
    3.3.3 催化剂的SEM表征  43-44
    3.3.4 催化剂的N_2O滴定  44-45
    3.3.5 催化剂的H_2-TPR表征  45-47
  3.4 催化剂性能测试结果  47-55
    3.4.1 铜的负载量对催化性能的影响  47-48
    3.4.2 焙烧温度对催化性能的影响  48-49
    3.4.3 催化剂的还原对催化性能的影响  49-53
      3.4.3.1 氢气还原  49-52
      3.4.3.2 硼氢化钾还原  52-53
    3.4.4 催化剂重复性能测试  53-55
  3.5 结论  55-57
参考文献  57-63
作者简介、撰写和发表的文章目录  63-64
致谢  64-65

二乙醇胺脱氢氧化制亚氨基二乙酸Cu/ZrO_2催化剂的研究

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