学位论文 > 优秀研究生学位论文题录展示

新型层柱磷酸锆材料的合成和催化应用

作　者: 李颖
导　师: 乐英红
学　校: 复旦大学
专　业: 物理化学
关键词: 层柱磷酸锆苯磺酸化对苯二酚烷基化 α-蒎烯异构化 DTBPy 酸性可接触性不对称氢转移
分类号: O611.3
类　型: 硕士论文
年　份: 2009年
下　载: 216次
引　用: 1次
阅　读: 论文下载

内容摘要

在为数众多的层状材料中,层状磷酸盐材料因其独特的性质和潜在的实际应用前景,长期以来受到了人们的普遍关注。层柱磷酸锆作为典型的层状金属磷酸盐材料,具有层板稳定、耐酸耐热、结构与活性位易于设计等特性,一直以来是人们普遍看好的一类催化新材料。然而在层柱磷酸锆材料的制备与进一步利用这两个方面仍然存在进一步研究开拓的必要。因此,本文的工作围绕一种新型的层柱磷酸锆制备方法展开,以硅酯为前躯体,在水解过程中依靠模板剂的作用在层间形成孔道结构,并且通过硅酯共缩合的方法将活性中心或其他改性因子引入到层间,制备具有介孔结构的改性层柱磷酸锆材料。新型的层柱磷酸盐材料具有介孔孔道结构,有利于大分子反应物的扩散和接触活性位,同时其活性位可设计,是一类全新的适用于液相反应的固体催化剂。本文系统地研究了此类层柱磷酸锆的合成、活性位的引入、表面的改性,以及在对苯二酚烷基化反应、α-蒎烯异构化反应和不对称氢转移反应中的催化性能,具体内容如下:1.研究了层间硅柱掺杂苯环结构的新型层柱磷酸锆材料的合成方法,并通过磺酸化,得到苯磺酸基团修饰的层柱磷酸锆材料（ZrP-PhSO₃H）,对其物理结构进行了较细致的表征。将这一类材料应用在对苯二酚与叔丁醇烷基化反应,发现催化剂合成时的投料比对其催化性能有较大的影响。催化剂ZrP-0.4-2-10%-PhSO₃H的催化性能最佳,在对苯二酚与叔丁醇烷基化反应中4 h转化率为85.4%,得率为58.5%,远远超过了氧化硅层柱磷酸锆的活性,且催化具有很好的可重复利用性能。以DTBPy为碱性大分子探针测定了各催化剂大分子可接触酸性位数量,发现ZrP-PhSO₃H材料的催化活性和大分子可接触酸性位数量成正比。该类催化剂在α-蒎烯异构化反应中也有较好的活性,ZrP-0.4-2-10%-PhSO₃H催化剂上反应9 h后α-蒎烯的转化率为96.4%,有用产物的得率为64.9%,同样超过氧化硅层柱磷酸锆,但反应的可重复利用性较差。2.合成了掺杂有机基团的新型层柱磷酸锆材料。研究了掺杂不同有机基团的材料在对苯二酚烷基化反应中的催化性能,发现有机基团的引入到达提高了反应的活性,其中甲基修饰的氧化硅层柱磷酸锆催化剂ZrP-Me的催化性能最佳,对苯二酚与叔丁醇烷基化反应中4 h转化率为80.1%,得率为48.9%。通过异丙醇脱水反应和DTBPy吸附方法分别测定了各催化剂的总酸量和大分子可接触酸性位数量,与其催化性能做了对比。各催化剂的反应活性和催化剂总酸量活性顺序不相关,与大分子可接触酸性位数量顺序完全相关,说明在对苯二酚烷基化反应酸性位的可接触性非常重要。催化剂的重复利用性能也进行了测试。3.以新型层柱磷酸锆为载体,合成了负载手性二胺配体催化剂,表征了负载型催化剂的物理结构特征及在不对称氢转移反应中应用。当S/C为100,反应温度83℃,反应时间24h,催化剂ZrP-Ru在苯乙酮不对称氢转移反应中的转化率为64%,ee值为35%,反应48 h的转化率为75%,ee值为36%。相比相同反应条件下的均相反应,转化率下降,但是ee值提升了21%。研究还发现温度对反应有较大影响。

新型层柱磷酸锆材料的合成和催化应用

内容摘要

全文目录

相似论文