本文關(guān)鍵詞：負(fù)載納米金催化劑在環(huán)氧丙烷異構(gòu)化及氣相丙烯環(huán)氧化中的應(yīng)用研究

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【摘要】：環(huán)氧丙烷是一種非常重要的有機化工原料,屬于全球產(chǎn)量最大的35種化學(xué)品之一,因此其生產(chǎn)工藝的優(yōu)劣將對世界經(jīng)濟和環(huán)境產(chǎn)生重大的影響。丙烯在氫氣、氧氣共同存在下進行氣相直接環(huán)氧化的新型工藝具有工藝簡單、無副產(chǎn)物、無污染、原料廉價等諸多優(yōu)點,是理想的生產(chǎn)工藝。然而該工藝的工業(yè)化是催化領(lǐng)域最具挑戰(zhàn)性的課題之一。另一面,環(huán)氧丙烷的下游產(chǎn)品也是極其豐富,烯丙醇就是其中之一,將環(huán)氧丙烷在磷酸鋰的催化作用下異構(gòu)化為烯丙醇是工業(yè)上普遍采用的生產(chǎn)方法。本文利用負(fù)載型納米金催化劑分別對環(huán)氧丙烷異構(gòu)化及丙烯環(huán)氧化這兩種反應(yīng)進行了研究。首先將納米金負(fù)載于磷酸鋰表面得到L13PO4,并且制備了不同pH的LbPOa,對其進行了環(huán)氧丙烷異構(gòu)化的研究。金的負(fù)載及pH的改變對晶體結(jié)構(gòu)沒有影響,而IR及CO2-TPD結(jié)果表明催化劑表面既有強堿位,也有弱堿位,且Au的負(fù)載增強了強堿位的堿強度。從反應(yīng)動力學(xué)分析可得到烯丙醇在LbPO4上的生成需要強堿中心與酸中心的共同作用,而丙醛僅需酸中心的作用。接著我們將納米金負(fù)載于經(jīng)典法制備的不同粒徑的CTS-1載體上,推斷出大粒徑的載體其表面Au含量低,孔道中Au含量高。又發(fā)現(xiàn)在載體粒徑900 nm的Au/CTS-1上催化劑的Au效率高,且其穩(wěn)定性明顯較高,通過TG及HAADF發(fā)現(xiàn)催化劑失活的主因為表面金粒子的團聚。然后我們又將納米金負(fù)載于用兩步水解法合成的TTS-1上,此種方法可以大大減少合成過程中昂貴模板劑TPAOH的用量,降低合成催化劑的成本。經(jīng)負(fù)載金后發(fā)現(xiàn)在低負(fù)載量下Au的效率可以高達200 gPO·h-1·gAu-1,而且個別催化劑氫氣利用率甚至遠遠超過50%的工業(yè)化要求,達到了85%。最后我們通過溶解-重結(jié)晶制備出具有空心結(jié)構(gòu)的HTS-1作為載體。XRD及TEM結(jié)果表明在170℃時HTS-1的晶型從單斜晶系轉(zhuǎn)變?yōu)檎痪?生成了S-1。然而該方法制備的HTS-1會生成對金的負(fù)載及催化反應(yīng)不利的骨架外Ti02,大大降低了催化性能,最終得出空心鈦硅分子篩不適合該體系。
【關(guān)鍵詞】：金催化劑 磷酸鋰 鈦硅分子篩 異構(gòu)化 環(huán)氧化 環(huán)氧丙烷 丙烯
【學(xué)位授予單位】：南京理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：O621.251
【目錄】：

• 摘要5-6
• Abstract6-11
• 1 緒論11-25
• 1.1 納米金的簡介11
• 1.2 納米金催化劑的應(yīng)用概述11-13
• 1.2.1 環(huán)境污染控制11-12
• 1.2.2 能源加工12
• 1.2.3 化學(xué)合成12-13
• 1.3 納米金催化劑的影響因素13-14
• 1.3.1 金的粒徑效應(yīng)13
• 1.3.2 載體的種類13-14
• 1.3.3 Au電子特性的影響14
• 1.3.4 其他影響14
• 1.4 納米金催化劑在環(huán)氧丙烷異構(gòu)化中的研究14-22
• 1.4.1 環(huán)氧丙烷簡介14-15
• 1.4.2 環(huán)氧丙烷的生產(chǎn)工藝簡介15-18
• 1.4.3 Au-Ti催化劑在HOPO中的研究進展18-22
• 1.5 環(huán)氧丙烷異構(gòu)化制烯丙醇簡介22-23
• 1.5.1 烯丙醇簡介22
• 1.5.2 環(huán)氧丙烷異構(gòu)化制烯丙醇22-23
• 1.5.3 納米金的相關(guān)應(yīng)用23
• 1.6 本文的研究內(nèi)容及意義23-25
• 1.6.1 環(huán)氧丙烷異構(gòu)化催化劑的研究23
• 1.6.2 氣相丙烯環(huán)氧化催化劑的研究23-25
• 2 Au/Li_3PO_4在環(huán)氧丙烷異構(gòu)化中的探索研究25-38
• 2.1 引言25
• 2.2 實驗內(nèi)容25-28
• 2.2.1 實驗所需藥品與儀器25-26
• 2.2.2 堿性Li_3PO_4的制備26
• 2.2.3 Au/Li_3PO_4的制備26
• 2.2.4 催化劑的表征方法26-27
• 2.2.5 環(huán)氧丙烷異構(gòu)化性能評價27-28
• 2.3 結(jié)果與討論28-37
• 2.3.1 各催化劑的結(jié)構(gòu)、性質(zhì)及形貌表征28-32
• 2.3.2 各Li_3PO_4化劑性能評價及分析32-34
• 2.3.3 各Li_3PO_4催化劑反應(yīng)動力學(xué)分析34-37
• 2.4 本章小結(jié)37-38
• 3 經(jīng)典法與兩步法TS-1負(fù)載Au催化劑上丙烯環(huán)氧化的研究38-53
• 3.1 引言38
• 3.2 實驗內(nèi)容38-42
• 3.2.1 實驗所需藥品與儀器38-39
• 3.2.2 經(jīng)典水熱法TS-1的制備39-40
• 3.2.3 兩步水解法TS-1的制備40
• 3.2.4 Au在TS-1上的負(fù)載40
• 3.2.5 催化劑的表征方法40-41
• 3.2.6 丙烯環(huán)氧化性能評價41-42
• 3.3 結(jié)果與討論42-52
• 3.3.1 載體TS-1的結(jié)構(gòu)形貌表征42-46
• 3.3.2 經(jīng)典法TS-1粒徑對Au/CTS-1催化性能的影響46-51
• 3.3.3 Au/TTS-1的催化性能評價51-52
• 3.4 本章小結(jié)52-53
• 4 空心TS-1的制備及負(fù)載Au后丙烯環(huán)氧化的探索研究53-64
• 4.1 引言53
• 4.2 實驗內(nèi)容53-55
• 4.2.1 實驗所需藥品與儀器53-54
• 4.2.2 在膠束介質(zhì)中水熱法合成TS-1(100)54
• 4.2.3 空心TS-1的制備54
• 4.2.4 Au在HTS-1上的負(fù)載54
• 4.2.5 催化劑的表征方法54-55
• 4.2.6 丙烯環(huán)氧化性能評價55
• 4.3 結(jié)果與討論55-62
• 4.3.1 TPAOH濃度對HTS-1形貌結(jié)構(gòu)的影響55-58
• 4.3.2 晶化溫度對HTS-1形成空心的影響58-60
• 4.3.3 HTS-1負(fù)載Au的參數(shù)及其催化性能60-62
• 4.4 本章小結(jié)62-64
• 5 總結(jié)64-66
• 5.1 環(huán)氧丙烷異構(gòu)化64
• 5.2 氣相丙烯環(huán)氧化64-66
• 致謝66-67
• 參考文獻67-76
• 附錄76

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