学位论文 > 优秀研究生学位论文题录展示

固体超强酸SO_4～(2-)/TiO_2的改性及其催化合成柠檬酸三丁酯的研究

作　者: 孙长勇
导　师: 郭锡坤
学　校: 汕头大学
专　业: 工业催化
关键词: 柠檬酸三丁酯 催化酯化 固体超强酸SO42-/TiO2 改性 固体超强酸 Tm-SO42-/TiO2
分类号: O623.624
类　型: 硕士论文
年　份: 2001年
下　载: 367次
引　用: 2次
阅　读: 论文下载
 

内容摘要


本论文中作者以柠檬酸和正丁醇合成柠檬酸三丁酯（TBC），考察了柠檬酸三丁酯的酯化合成体系，系统研究了固体超强酸催化剂SO42-/TiO2在柠檬酸与正丁醇酯化反应中的催化性能，通过稀土元素Tm的负载来改性制得催化性能优异的Tm-SO42-/TiO2催化剂，并且通过催化剂的活性评价和物化性能表征来研究催化剂结构与性能的关系，为固体超强酸催化合成TBC的工业化提供了有益依据。 作者首先对TBC的酯化体系进行了考察，分别在无催化剂、浓硫酸、自制固体超强酸催化剂SO42-/TiO2催化下，研究了柠檬酸三丁酯合成反应中酸转化率、出水量与反应时间的关系，并在固体超强酸催化剂催化下通过单因素实验对酸醇比、催化剂用量等酯化反应条件进行了优化。作者以固体超强酸SO42-/TiO2作催化剂合成柠檬酸三丁酯，研究该催化剂在柠檬酸与正丁醇酯化反应中的催化活性和稳定性，考察了SO42-促进剂种类与用量、焙烧温度对催化剂结构、性能的影响。结果表明，在TBC的合成反应中，对于SO42-/TiO2催化剂，选用（NH4）2SO4作SO42-促进剂较H2SO4为优；（NH4）2SO4的适宜用量为20％，此时所制得的催化剂具有较高的催化活性。综合考虑催化剂的活性与选择性，最佳的焙烧温度应为600℃，此时反应的转化率为92.7％，催化选择性为99％，酯产率达92.3％。催化剂的物相结构与反应的选择性密切相关，锐钛矿TiO2（A）晶相的形成与完善是催化剂针对此酯化体系选择性提高的关键。在此酯化合成体系中催化剂SO42-/TiO2的稳定性不理想，其失活是由于SO42-流失和积碳的共同作用。 为了改善催化剂的性能，作者将Tm负载到SO42-/TiO2中制得新型催化剂Tm-SO42-/TiO2。Tm的负载使催化剂的催化活性有所提高，对催化剂的选择性没有显著影响，极大地提高了催化剂的稳定性。（NH4）2SO4的用量20％、Tm的加量3％、焙烧温度600℃条件下制得的Tm-SO42-/TiO2催化剂具有优异的催化性能，使得合成TBC反应的转化率为94.4％，催化选择性为99.2％，酯产率达93.6％，重复使用5次后催化活性几乎没有变化，仍高达93.1％。Hammett指示剂法与Py-TPD法的结果表明，催化剂Tm-SO42-/TiO2属于固体超强酸，Tm的负载使催化剂表面酸强度有不同程度的减弱，强酸中心的脱附温度下降。XRD测试结果表明，Tm的负载对催化剂的物相结构没有显著影响，催化剂Tm-SO42-/TiO2在400℃以上焙烧均出现锐矿TiO2（A）晶相，至600℃晶化趋于完善，更高的焙烧温度导致金红石型TiO2（R）晶相的形成。热分析结果表明，Tm的负载具有稳定SO42-的作用，使其流失变得较为困难，而且显著降低了催化剂表面的积碳量，从而延长 汕头大学工学硕I7学位论义一了催化剂的寿命，提高了催化剂的稳定性。IR测试结果表明，催化剂表面SO。‘一是以整合状双配位方式吸附在金属离于上的，同时存在无机双齿鳌合物和有机硫酸酯两种SO。‘“结构，但共价键型的有机硫酸酯结构占优势。Tin的负载使S－O键的键级降低，由一种高共价性双键变为共价性较低的双键，这使得S二O键的诱导作用减弱，形成的酸中心强度降低。Tin主要起对非桥氧的积聚作用，一定程度上稳定了 SO。‘，提高了催化剂的稳定性。

全文目录


中文摘要  2-4
英文摘要  4-8
第一章 绪论  8-19
  1．1 引言  8-9
  1．2 柠檬酸酯类增塑剂简介  9-11
    1．2．1 柠檬酸酯的一般性质  9
    1．2．2 柠檬酸三丁酯的应用及发展前景  9-11
  1．3 固体超强酸催化酯化的研究进展  11-18
    1．3．1 SO_4~（2-）/M_xO_y型固体超强酸  11-14
    1．3．2 沸石分子筛  14-15
    1．3．3 层柱粘土  15
    1．3．4 离子交换树脂  15-16
    1．3．5 杂多酸  16-17
    1．3．6 其它  17-18
  1．4 选题思路和意义  18-19
第二章 柠檬酸三丁酯合成体系的研究  19-27
  2．1 基本实验部分  19-22
    2．1．1 化学试剂与实验仪器  19-20
      2．1．1．1 化学试剂  19
      2．1．1．2 实验仪器  19-20
    2．1．2 SO_4~（2-）/TiO_2催化剂的制备  20
    2．1．3 柠檬酸三丁酯的合成  20-21
    2．1．4 产品的分析鉴定  21-22
      2．1．4．1 定性分析  21-22
      2．1．4．2 定量分析  22
  2．2 不同催化剂催化性能的比较  22-24
  2．3 SO_4~（2-）/TiO_2催化合成TBC酯化条件的优化  24-26
    2．3．1 反应时间对转化率的影响  24
    2．3．2 酸醇比对转化率的影响  24-25
    2．3．3 催化剂用量对转化率的影响  25-26
  2．4 本章小结  26-27
第三章 SO_4~（2-）/TiO_2在TBC合成反应中的催化性能研究  27-38
  3．1 SO_4~（2-）/TiO_2在TBC合成反应中的催化活性与催化选择性  27-30
    3．1．1 SO_4~（2-）促进剂种类与用量对催化活性的影响  27-28
      3．1．1．1 不同的SO_4~（2-）促进剂对催化活性的影响  27-28
      3．1．1．2 不同的SO_4~（2-）用量对催化活性的影响  28
    3．1．2 焙烧温度对催化剂的催化活性和催化选择性的影响  28-30
  3．2 SO_4~（2-）/TiO_2在TBC合成反应中的稳定性  30-32
    3．2．1 催化剂的稳定性考察  30-31
    3．2．2 催化剂的失活原因考察  31-32
  3．3 SO_4~（2-）/TiO_2的部分物化性能表征  32-37
    3．3．1 催化剂表面酸强度的测定  32-33
    3．3．2 催化剂物相结构的X射线衍射（XRD）研究  33-36
    3．3．3 俄歇电子能谱（AES）分析  36-37
  3．4 本章小结  37-38
第四章 负载稀土元素Tm改性SO_4~（2-）/TiO_2的研究  38-51
  4．1 Tm-SO_4~（2-）/TiO_2催化剂的制备及反应性能评价  38-41
    4．1．1 Tm-SO_4~（2-）/TiO_2催化剂的制备  38
    4．1．2 不同的（NH_4）_2SO_4用量对催化活性的影响  38-39
    4．1．3 焙烧温度对负载Tm催化剂的活性和选择性的影响  39-40
    4．1．4 Tm的加量对催化活性的影响  40-41
    4．1．5 Tm-SO_4~（2-）/TiO_2催化剂的稳定性考察  41
  4．2 Tm-SO_4~（2-）/TiO_2的物化性能表征  41-49
    4．2．1 催化剂表面酸强度的测定  42
    4．2．2 程序升温脱附法（TPD）对催化剂表面酸性的研究  42-43
    4．2．3 催化剂比表面积的测定  43-44
    4．2．4 催化剂物相结构的X射线衍射（XRD）研究  44-46
    4．2．5 催化剂的热分析研究  46-48
      4．2．5．1 差热分析（DTA）考察Tm的负载对积碳的影响  46-47
      4．2．5．2 热重分析（TG）考察Tm的负载对SO_4~（2-）的稳定作用  47-48
    4．2．6 催化剂的红外光谱（IR）分析  48-49
  4．3 本章小结  49-51
结 论  51-53
参考文献  53-58
致 谢  58

相似论文

  1. 纳米稀土硬质合金YG11R的成分与工艺优化及磨损研究,TG135.5
  2. Fe，V共掺杂TiO2催化剂的合成、表征及其性能研究,O614.411
  3. 微氧条件下密闭电石炉尾气中COS气体吸附净化研究,X781
  4. 生物医用OCS/PLLA复合膜的制备与性能表征,R318.08
  5. 掺杂锐钛矿型二氧化钛光催化性能的第一性原理计算,O643.36
  6. 聚砜的合成及改性环氧树脂胶黏剂的研究,TQ433.437
  7. 双酚AP型苯并噁嗪树脂的合成及性能研究,TQ320.1
  8. 超高分子量聚乙烯纤维抗蠕变性能研究,TQ342.61
  9. 新型阳离子疏水改性聚丙烯酰胺的合成及应用,TQ323.6
  10. 壳聚糖衍生物的合成及其吸附性能研究,TS254.9
  11. 废弃氟石膏改性利用及高含氟废水处理研究,X703
  12. 利用作物秸秆制备高性能吸附材料并用于水中多环芳烃治理,X712
  13. 不同类型亲水结构表面修饰聚氨酯的合成及其生物相容性研究,R318.08
  14. LDH和Mg/Al/Fe-Mt对水中磷、铬的吸附效果研究,X703
  15. 不同类型亲水性结构表面修饰的聚氨酯材料与凝血十二因子九肽片段及纤维蛋白原P1片段相互作用的计算机模拟,O631.3
  16. 环氧树脂/金属基体、环氧树脂/颜填料界面改性研究,TQ630.1
  17. 改性膨润土应急处置泄漏液态有机物的研究,X703
  18. 醇提浓缩大豆蛋白的物理改性,TS201.21
  19. 改性活性炭吸附染料及稻壳基活性炭吸附重金属研究,X703
  20. 有机硅改性环氧树脂的性能研究及胶黏剂的制备,TQ323.5
  21. 改性粉煤灰处理氨氮废水的研究,X703

中图分类: > 数理科学和化学 > 化学 > 有机化学 > 脂肪族化合物（无环化合物） > 脂肪族羧酸及其衍生物 > 羧酸的功能衍生物 > 酯
© 2012 www.xueweilunwen.com