复合氧化物在催化氧化合成香兰素中的研究

作　者: 叶小玲
导　师: 王筠松
学　校: 华东理工大学
专　业: 工业催化
关键词: 香兰素香兰醇 4-甲基愈创木酚复合氧化物催化剂氧化
分类号: TQ655
类　型: 硕士论文
年　份: 2012年
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内容摘要

香兰醇法制备香兰素,工艺简单,路线短,对设备要求较低,香兰素的选择性好纯度高,具有很大的研究和开发前景。但目前香兰醇法所用的催化剂大部分还停留在贵金属催化剂和一些均相的过渡金属催化剂,难于满足工业需求。基于这点本文合成了一系列的氧化物的学位论文">复合氧化物的非均相催化剂,采用共沉淀法制备了Co-Fe体系和Co-Sm体系的催化剂,添加不同的助催化剂,优化筛选出香兰醇氧化的最佳催化剂5Co3Sm0.25CuxO,并将该催化剂用于香兰醇、4-羟基愈创木酚的氧化反应。采用现代分析手段,对实验室所制备的催化剂进行表征。得到了以下成果：Co-Fe体系和Co-Sm体系催化剂对香兰素的选择性都比较好,但是香兰醇的转化率不高；Cu的添加很大程度提高了催化剂的催化活性,提高了香兰醇的转化率,但是催化剂对产物的选择性都受到一定的影响,其中Cu对Co-Fe体系催化剂的选择性影响尤为明显；而对于Co-Sm体系的催化剂而言,Cu的加入不仅催化活性有很大的提高,而且香兰素的的选择性只是略微下降。催化剂5Co3Sm0.25CuxO经过十次的循环使用后,催化剂的活性没有明显降低,说明该催化剂的性能优良、使用寿命较长,可以循环套用。选用催化剂5Co3Sm0.25CuxO优化了不同的反应条件,考察出了最佳工艺：反应温度：100℃,反应时间：4h,氧气压力：0.3MPa,香兰醇的转化率为91.6%,香兰素选择性92.1%,收率：84.4%。4-甲基愈创木酚转化率：>99%,香兰素选择性：81.8%,收率：81.8%。对实验所制备的催化剂进行表征,从理论上解释不同催化剂在催化氧化香兰醇和4-甲基愈创木酚表现出不同的催化活性的原因。采用了BET、ICP、TG/DAT、XRD、TPR等表征手段,辅助筛选优化催化剂。催化剂5Co3Sm0.25CuxO不仅在催化氧化香兰醇和4-甲基愈创木酚表现出了很好的催化效果,而且该催化剂制备简单、成本低,反应后只需离心简单处理便可以循环使用,催化剂使用寿命长,在香兰醇法和4-甲基愈创木酚法制备香兰素有很强的应用前景。

全文目录

摘要  5-6
Abstract  6-10
第1章绪论  10-19
  1.1 香兰素物性和应用  10
  1.2 香兰素的化学合成  10-17
    1.2.1 以酚类为原料  10-15
      1.2.1.1 以愈创木酚为原料  11-14
      1.2.1.2 对甲酚合成为原料  14-15
      1.2.1.3 以邻苯二酚为颜料  15
    1.2.2 3-溴-4-羟基苯甲醛法  15
    1.2.3 4-甲基愈创木酚氧化法  15-16
    1.2.4 木质素法  16
    1.2.5 以黄樟素为原料  16-17
  1.3 非均相催化剂在香兰醇氧化上的应用  17
    1.3.1 贵金属催化剂  17
    1.3.2 过渡金属催化剂  17
  1.4 选题目的和意义  17-18
  1.5 课题研究主要内容  18-19
第2章实验部分  19-27
  2.1 化学试剂  19-20
  2.2 实验仪器  20
  2.3 催化剂的制备  20
  2.4 催化剂的表征  20-21
    2.4.1 比表面积测定(BET)  20
    2.4.2 X-射线粉末衍射分析(XRD)  20
    2.4.3 程序升温还原(TPR)  20
    2.4.4 热重与差热分析(TG/DTA)  20-21
  2.5 催化剂活性评价  21
  2.6 产物分析  21-26
    2.6.1 分析条件  21
    2.6.2 定性分析  21-22
      2.6.2.1 产物HPLC出峰时间  21-22
      2.6.2.2 产物IR  22
    2.6.3 定量分析  22-26
      2.6.3.1 标准物和内标溶液的配制  22-23
      2.6.3.2 标准物工作曲线的绘制  23-24
      2.6.3.3 HPLC定量分析  24-25
      2.6.3.4 产物的组分分析及计算  25-26
  2.7 本章小结  26-27
第3章复合氧化物催化剂应用于香兰醇的催化氧化  27-41
  3.1 前言  27-28
  3.2 催化剂的制备  28
  3.3 催化剂的活性评价  28
  3.4 催化剂的优化筛选  28-36
    3.4.1 催化剂活性组分的研究  28-30
      3.4.1.1 活性主组分的筛选  28-29
      3.4.1.2 活性主组分比例的影响  29-30
    3.4.2 Co、Fe为活性中心助催化剂的考察  30-34
      3.4.2.1 助催化剂的选择  30-31
      3.4.2.2 Sm掺杂量的优化  31
      3.4.2.4 焙烧温度对5Co3Fe1SmxO活性的影响  31-32
      3.4.2.5 Cu掺杂量的考察  32-33
      3.4.2.6 焙烧温度对5Co3Fe1Sm0.25CuxO活性的影响  33-34
    3.4.3 Co、Sm为活性中心助催化剂的考察  34-36
      3.4.3.1 助催化剂的选择  34
      3.4.3.2 Cu掺杂量的考察  34-35
      3.4.3.3 焙烧温度对5Co3Sm0.25CuxO活性的影响  35-36
  3.5 实验结果与讨论  36-39
    3.5.1 反应温度对香兰醇氧化的影响  36-37
    3.5.2 反应时间对香兰醇氧化的影响  37
    3.5.3 氧气压力对香兰醇氧化的影响  37-38
    3.5.4 催化剂寿命考察  38-39
  3.6 本章小结  39-41
第4章复合氧化物催化剂应用于4-甲基愈创木酚的催化氧化  41-46
  4.1 前言  41
  4.2 催化剂的制备  41-42
    4.2.1 共沉淀法  41-42
    4.2.2 柠檬酸络合法  42
    4.2.3 沉淀氧化法  42
    4.2.4 均匀沉淀法  42
  4.3 催化剂的活性评价  42
  4.4 催化剂的筛选  42-43
  4.5 催化剂不同制备方法对活性的影响  43-44
  4.6 催化剂的寿命研究  44-45
  4.7 小结  45-46
第5章复合氧化物催化剂的表征  46-53
  5.1 前言  46
  5.2 比表面积(BET)  46-47
  5.3 等离子体光谱(ICP)  47-48
  5.4 热重和差热分析(TG/DTA)  48
  5.5 X-射线粉末衍射(XRD)  48-50
  5.6 程序升温还原(TPR)  50-52
  5.7 本章小结  52-53
第6章结论  53-55
参考文献  55-59
致谢  59-60
硕士期间发表文章  60

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