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微波法制备La_(0.5)Pb_(0.5)MnO_3载体及其在合成碳酸二苯酯中的应用

作　者: 高威
导　师: 吴元欣
学　校: 武汉工程大学
专　业: 工业催化
关键词: 氧化羰基化 碳酸二苯酯 La0.5Pb0.5MnO3钙钛矿型复合氧化物 微波烧结
分类号: O643.36
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
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内容摘要


碳酸二苯酯（DPC）是非光气法制备工程塑料聚碳酸酯（PC）的重要化工中间体之一。苯酚氧化羰基化一步合成DPC是以苯酚、CO、O2为原料一步合成,此工艺原料廉价、工艺简单、原子利用率高,是最具有工业生产前景的DPC合成工艺路线。该工艺技术的难点是性能优越的非均相负载型催化剂的选择。围绕工业化开发的目标,其核心是如何降低催化剂制备及DPC合成工艺过程的成本。课题组前期工作结果表明,以La0.5Pb0.5MnO3钙钛矿型复合氧化物作为载体的Pd/La0.5Pb0.5MnO3催化剂具有较高的催化活性。目前,制备钙钛矿型复合氧化物常用方法有固相反应法、溶胶凝胶法、超重力法等,这些制备方法制备的前躯体在形成钙钛矿晶相的过程中需在马弗炉中高温烧结,能耗较高,不利于工业化规模制备。微波加热不仅可以改变传统的加热方式,而且可以大幅降低制备能耗,节约工业化生产成本。本文利用固相反应法,溶胶凝胶法,超重力法制备了La0.5Pb0.5MnO3的前驱体,再经微波烧结制备了La0.5Pb0.5MnO3钙钛矿型复合氧化物载体及相应的Pd/La0.5Pb0.5MnO3催化剂。考察了不同微波烧结功率和不同烧结时间对载体物性及相应催化剂催化活性的影响,并通过XRD、SEM、BET和WJL表征手段对载体进行了表征。通过高压间歇反应,讨论了氧化羰基化合成DPC反应中体系温度、压力及反应式时间等因素对DPC收率的影响。经过表征分析及实验研究得出以下结论:（1）固相反应法、溶胶凝胶法、超重力法制备的La0.5Pb0.5MnO3前驱体利用微波烧结可以得到La0.5Pb0.5MnO3钙钛矿型复合氧化物载体。（2）以MnCO3、PbCO3、La2O3为原料,采用固相-微波法制备La0.5Pb0.5MnO3钙钛矿型复合氧化物载体的最佳工艺条件为:微波烧结功率450W,烧结时间5min。用其制得的催化剂催化合成DPC的单程收率达到7.5%。（3）以La、Pb、Mn硝酸盐及柠檬酸为原料,采用溶胶凝胶-微波法制备La0.5Pb0.5MnO3钙钛矿型复合氧化物载体的最佳工艺条件为:微波烧结功率450W,烧结时间15min。用其制得的催化剂催化合成DPC的单程收率达到8.2%。（4）以NaOH为沉淀剂,La、Pb、Mn硝酸盐为原料,采用超重力-微波法制备La0.5Pb0.5MnO3载体的最佳制备条件为:微波烧结功率450W,烧结时间5min。用其制得的催化剂催化合成DPC的单程收率达到10.2%。（5）以溶胶凝胶-微波法和超重力-微波法制备的催化剂催化性能与传统烧结方式制备的相比,DPC单程收率分别下降了0.9%和1.5%。但微波烧结时间较传统方法大幅度下降,从几个小时减少到几分钟,大大降低了反应能耗,节约了生产成本,有利于工业化开发应用。（6）利用超重力-微波法制备的催化剂催化氧化合成DPC的优化工艺条件:反应总压5.1 MPa,反应时间6h,反应温度65℃。该条件下DPC单程收率可达14.6%。

全文目录


摘要  4-6
Abstract  6-11
第1章 前言  11-15
  1.1 碳酸二苯酯的性质  11
  1.2 聚碳酸酯的性质与供需状况  11-12
  1.3 选题背景  12-15
第2章 文献综述  15-29
  2.1 合成碳酸二苯酯(DPC)方法介绍  15-17
    2.1.1 光气法( Phosgene method )  15
    2.1.2 酯交换法( Transesterification )  15-17
    2.1.3 氧化羰基化法( Oxidative Carbonylation )  17
  2.2 氧化羰基化法合成 DPC 的催化体系研究  17-21
    2.2.1 氧化羰基化合成 DPC 的催化反应机理  17-18
    2.2.2 钙钛矿复合氧化物简介及其催化作用机理  18-20
    2.2.3 制备钙钛矿型复合氧化物方法介绍  20-21
  2.3 微波加热技术  21-27
    2.3.1 微波介绍  21-22
    2.3.2 微波加热原理  22-23
    2.3.3 微波加热与传统加热的不同特点  23-24
    2.3.4 微波技术的应用  24-25
    2.3.5 微波烧结过程的工艺参数  25-27
  2.4 本实验主要研究方向  27-28
  2.5 小结  28-29
第3章 实验方法  29-35
  3.1 实验药品与设备  29-30
  3.2 实验仪器与设备  30-32
  3.3 载体物化性质的表征  32-33
    3.3.1 SEM 分析  32
    3.3.2 XRD 分析  32
    3.3.3 BET 分析  32-33
    3.3.4 WJL 分析  33
  3.4 催化剂活性评价实验  33-35
    3.4.1 DPC 合成实验流程图  33
    3.4.2 催化剂活性评价计算方法  33-35
第4章 负载型钯催化剂载体的制备  35-57
  4.1 固相结合微波法制备La_(0.5)Pb_(0.5)MnO_3 载体  35-41
    4.1.1 载体制备方法  35-36
    4.1.2 催化剂制备方法  36
    4.1.3 催化剂的活性评价  36
    4.1.4 固相结合微波法制备La_(0.5)Pb_(0.5)MnO_3 工艺优化  36-41
  4.2 溶胶凝胶结合微波法制备La_(0.5)Pb_(0.5)MnO_3 载体  41-47
    4.2.1 载体制备方法  41
    4.2.2 催化剂制备方法  41
    4.2.3 催化剂的活性评价  41-42
    4.2.4 溶胶凝胶结合微波法制备La_(0.5)Pb_(0.5)MnO_3 工艺优化  42-46
    4.2.5 微波烧结与传统烧结方式比较  46-47
  4.3 超重力结合微波法制备La_(0.5)Pb_(0.5)MnO_3 载体  47-54
    4.3.1 载体制备方法  48
    4.3.2 催化剂制备方法  48
    4.3.3 催化剂的活性评价  48
    4.3.4 超重力结合微波法制备La_(0.5)Pb_(0.5)MnO_3 工艺优化  48-53
    4.3.5 微波烧结与传统烧结方式比较  53-54
  4.4 本章小结与讨论  54-57
第5章 氧化羰基化法合成 DPC 工艺条件研究  57-61
  5.1 实验的前期准备  57
  5.2 体系温度对合成反应的影响  57-58
  5.3 体系总压对合成反应的影响  58
  5.4 反应时间对合成反应的影响  58-59
  5.5 小结  59-61
第6章 结论及建议  61-63
  6.1 结论  61
  6.2 对后续工作的建议  61-63
参考文献  63-69
在硕士期间发表论文  69-71
致谢  71

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中图分类: > 数理科学和化学 > 化学 > 物理化学（理论化学）、化学物理学 > 化学动力学、催化作用 > 催化 > 催化剂
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