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在固定床上负载金属卟啉催化氧化环己烷反应的研究

作　者: 杨恕人
导　师: 刘志刚；郭灿城
学　校: 湖南大学
专　业: 有机化学
关键词: 金属卟啉负载环己烷选择性氧化固定床反应器
分类号: O643.32
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
下　载: 100次
引　用: 3次
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内容摘要

酶是一种生物催化剂,它具有良好的催化活性和选择专一性,因此,在全球变暖的形势下,研究和开发具有酶催化特性的仿生催化剂具有重要的社会价值和意义。金属卟啉是研究较多的一类仿生催化剂,目前主要应用于烷烃的活化氧化反应中。但是,在均相反应体系中,金属卟啉存在自氧化、二聚和无法回收等问题,而且,釜式反应大多工艺复杂,不易于反应条件的控制。因此,将均相催化剂多相化,并应用于固定床反应体系中,不仅有利于克服金属卟啉催化剂的稳定性差和无法回收等问题,而且工艺简单,可以连续生产。在本论文中,考察了载体和制备方法对金属卟啉催化剂催化性能的影响,还考察了不同的类型催化剂在空气催化氧化环己烷反应中的催化性能,进而筛选出具有最高催化性能的金属卟啉催化剂,并优化了反应条件,最后初步探讨了反应机理。主要的内容如下：1.分别考察了小釜取样离线检测和在线实时分析等检测方法,最终确立了以氯苯为内标物的实时在线分析方法。2.制备了负载化金属卟啉、氧化物、和改性分子筛等催化剂,考察了它们对环己烷气相氧化反应的影响,筛选出催化性能较优的催化剂,即TPPCo/13X催化剂。各种催化剂的催化活性顺序为：负载的四苯基金属卟啉>改性13X分子筛>金属氧化物。3.考察了催化剂的使用寿命。在优化的条件下连续反应20 h,环己烷的转化率从18.2%降到16.1%,醇酮和环己烯的选择性变化不大,醇酮选择性保持在3-4%左右,环己烯的选择性在5%左右波动,戊醛的选择性有个先减少后增加的过程,从刚开始的1.4%降至0.6%后又回升至1.1%。催化剂在较长时间内能保持很好的稳定性。4.考察了催化剂重复使用的性能。发现在反应结束升高温度连续通气3h后再在反应条件下进行重复反应,催化剂具有很高的活性。重复第三次时环己烷转化率,环己烯、环己醇和环己酮等产物的选择性与第一次相比变化不大。5.结合各实验数据和现象,探讨了反应过程及主要氧化产物的可能生成路线。

在固定床上负载金属卟啉催化氧化环己烷反应的研究

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