学位论文 > 优秀研究生学位论文题录展示

新型固体酸催化剂的制备及其催化应用

作　者: 刘可
导　师: 乐英红
学　校: 复旦大学
专　业: 物理化学
关键词: 固体超强酸碳基固体酸磺酸化碳纳米管嫁接层状磷酸锆对苯二酚烷基化酯化酯交换多相催化稳定性
分类号: O643.32
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
下　载: 496次
引　用: 0次
阅　读: 论文下载

内容摘要

作为化学工业和石油工业的技术核心,催化剂的重要性无庸置疑。酸催化反应是其中最为重要的反应类型之一,传统的酸催化反应主要是用硫酸、氢氟酸和磷酸等液态酸进行均相反应。但液态酸作催化剂存在催化剂与反应体系难以分离、不能重复利用以及排放物污染环境等不足,而使用固体酸可以避免这些不足之处,符合绿色化学的宗旨。因此用固体酸代替液体酸已经成为催化研究中最重要的课题。本文着重研究了以下两种类型的固体酸。(I)目前的固体酸大多是无机物,包括金属氧化物、金属硫酸盐、金属磷酸盐以及沸石等,但是一定程度上存在适用性差,尤其是在液相反应中。近年来开始研究的碳基固体酸催化剂从很大程度上解决了这些问题,它们一般制备简单,原料便宜、并且对环境几乎不造成污染,废料容易处理。本文研究了多种碳基固体酸催化剂,它们主要是用一些碳材料经过磺酸化得到的,如碳纳米管、活性碳、400℃焙烧的蔗糖、介孔碳材料、溶胶凝胶法制备的淀粉-碳(starbon)等等。其中,着重研究了400℃焙烧的蔗糖(C-SO3H-48h)。通过对苯二酚烷基化反应对其进行活性测试,发现转化率为90%以上,TBHQ得率达到70%以上。但是三次反应后失活较为严重,因此我们对失活的原因进行了探讨,并且将其应用在条件更为温和的反应(如酯化和酯交换反应),以减少失活。碳纳米管也是一种碳基材料,直接对碳纳米管进行磺酸化,很难将磺酸基负载上去。我们采用原位聚合的方法,制备了聚乙烯苯磺酸嫁接的碳纳米管(PSA-CNT),并将其应用在对苯二酚烷基化反应中。其TBHQ得率为53%,且TBHQ的选择性非常高,因此更加适合这个反应。催化剂有一定的失活,但是比C-SO3H-48h的情况要好。同样的,我们探讨了其失活的原因。并且对这两种不同的催化剂做了一个详细的对比。(II)层状磷酸锆材料因为耐酸耐水热、层板结构稳定且活性基团易于修饰,受到人们的广泛关注,是一种很有前景的新型催化材料。本文的另一部分工作则围绕层状磷酸锆展开：采用硅酯共缩合的方法将含有有机基团的硅酯引入到层状磷酸锆的层板间,以达到用有机基团对其进行修饰的目的。由此我们制备了一系列有机基团修饰的层状磷酸锆,并用对苯二酚烷基化反应和月桂酸甲酯化反应对其催化性能进行了研究。研究发现,甲基修饰的层状磷酸锆(ZrP-Me)的催化活性最高,达到了传统固体超强酸的水平。本文还针对各种不同有机基团修饰的层状磷酸锆材料的催化活性差异进行了研究,并以实验方法进行了论证。发现不同有机基团修饰的材料,它的活性与酸强度、可接触酸性位、材料亲水性均有一定关系。

新型固体酸催化剂的制备及其催化应用

内容摘要

全文目录

相似论文