本文關鍵詞：乙酸和環(huán)己烯加成制乙酸環(huán)己酯催化劑的研究

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【摘要】：乙酸環(huán)己酯是一種重要的化工原料和有機合成中間體,被廣泛應用于油漆、食品添加劑、表面活性劑、防腐防霉劑以及藥物等領域中,同時乙酸環(huán)己酯也是生產(chǎn)環(huán)己醇、己二酸、己內(nèi)酰胺和尼龍的重要精細化工原料。目前,乙酸和環(huán)己烯加成制乙酸環(huán)己酯的合成路線具有較高的原子經(jīng)濟性,而此合成乙酸環(huán)己酯的路線所用到的催化劑主要為陽離子交換樹脂,由于此類催化劑存在著耐溫差、難再生和易溶脹等問題。因此,開發(fā)和制備高性能、可回收和易再生的催化劑具有重要的研究意義。本論文在釜式反應條件下,系統(tǒng)的研究了乙酸和環(huán)己烯加成制乙酸環(huán)己酯的催化劑,主要研究內(nèi)容和結果如下:1.考察了不同類型的分子篩催化劑,結果表明:Hβ具有較好的催化性能。在反應溫度80℃,酸烯摩爾比5.5:1,催化劑用量為總反應物質量的3%,反應時間2h的反應條件下,環(huán)己烯的轉化率為25.3%,乙酸環(huán)己酯的選擇性為59.4%,明顯高于HMCM-22和HZSM-5分子篩。并通過NH3-TPD和N2吸脫附表征分析,初步得到了分子篩的酸量越多,環(huán)己烯的轉化率越高。另外,外比表面積和孔道結構越大,越有利于反應物的接觸和產(chǎn)物的脫附。分子篩的催化性能可能通過反應工藝條件的改變有一定的提升空間,但受于反應裝置的限制,未進一步研究。2.進一步考察了陽離子交換樹脂和雜多酸催化劑,得到了磷鎢酸具有最佳的催化性能。并且對不同反應工藝條件進行了研究,發(fā)現(xiàn)酸烯摩爾比、催化劑用量和反應時間都會對催化性能有一定的影響。通過優(yōu)化,得出了較適宜的反應工藝條件:反應溫度80℃,酸烯摩爾比5.5:1,催化劑用量為總反應物質量的3%,反應時間2h。在該條件下,環(huán)己烯的轉化率和乙酸環(huán)己酯的選擇性分別為40.7%和86.5%。3.考慮到磷鎢酸催化劑反應后難分離的問題,制備和考察了不溶性的磷鎢酸鹽以及不同Cs含量的磷鎢酸銫鹽催化劑對反應性能的影響,得出了Cs2.5H0.5PW12O40具有最佳的催化性能,環(huán)己烯的轉化率和乙酸環(huán)己酯的選擇性分別為43.6%和91.8%,相比于磷鎢酸催化劑,其反應性能有了進一步的提升。同時,通過N2吸脫附表征手段,得出了Cs2.5H0.5PW12O40具有大比表面積和介孔結構特征。4.為了實現(xiàn)日后工業(yè)化的連續(xù)生產(chǎn),需要對催化劑進行成型,因此制備了負載型的催化劑。以MCM-41為載體,進行了Cs2.5H0.5PW12O40的負載,并考察了不同負載量對催化劑性能的影響,得出Cs2.5H0.5PW12O40負載量達到50%時其催化性能最佳,環(huán)己烯的轉化率和乙酸環(huán)己酯的選擇性分別為28.6%和88.9%。
【關鍵詞】：乙酸 環(huán)己烯 乙酸環(huán)己酯 磷鎢酸 水合 磷鎢酸銫鹽
【學位授予單位】：上海師范大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：O643.36;TQ235
【目錄】：

• 摘要2-4
• Abstract4-9
• 第一章 緒論9-27
• 1.1 乙酸環(huán)己酯的概述9-13
• 1.1.1 乙酸環(huán)己酯的性質及用途9
• 1.1.2 乙酸環(huán)己酯下游產(chǎn)品生產(chǎn)狀況9-11
• 1.1.3 乙酸環(huán)己酯下游產(chǎn)品的合成工藝11
• 1.1.4 乙酸環(huán)己酯的合成路線11-12
• 1.1.5 乙酸環(huán)己酯合成的反應機理12-13
• 1.2 羧酸和烯烴反應的催化劑研究進展13-25
• 1.2.1 液體酸及其固載化14-15
• 1.2.2 酸性陽離子交換樹脂15-18
• 1.2.3 雜多酸18-24
• 1.2.4 分子篩及硅鋁氧化物24-25
• 1.2.5 離子液體25
• 1.3 課題的研究思路及研究內(nèi)容25-27
• 第二章 實驗部分27-34
• 2.1 主要實驗試劑及儀器27-28
• 2.1.1 實驗試劑27-28
• 2.1.2 實驗儀器28
• 2.2 催化劑的制備28-29
• 2.2.1 磷鎢酸鹽催化劑的制備方法28-29
• 2.2.2 負載磷鎢酸鹽催化劑的制備方法29
• 2.3 催化劑的表征29-30
• 2.3.1 X射線衍射(XRD)29
• 2.3.2 N_2低溫吸附(BET)29
• 2.3.3 NH_3-程序升溫脫附(NH_3-TPD)29-30
• 2.3.4 熱失重分析（TG）30
• 2.3.5 傅里葉變換紅外光譜（FT-IR）30
• 2.3.6 掃描電子顯微鏡（SEM）30
• 2.4 實驗分析方法30-34
• 2.4.1 色譜分離條件確定30-32
• 2.4.2 相對質量校正因子測定32-33
• 2.4.3 實驗數(shù)據(jù)處理33-34
• 第三章 催化劑的篩選及在合成乙酸環(huán)己酯的反應性能研究34-45
• 3.1 引言34-35
• 3.2 催化劑的表征35-37
• 3.2.1 XRD表征35-36
• 3.2.2 N_2吸脫附表征36-37
• 3.3 不同固體酸催化劑的性能比較37-40
• 3.4 磷鎢酸催化劑反應條件的研究40-43
• 3.4.1 酸烯摩爾比的影響41-42
• 3.4.2 催化劑用量的影響42-43
• 3.4.3 反應時間的影響43
• 3.5 本章小結43-45
• 第四章 磷鎢酸鹽和負載型催化劑在合成乙酸環(huán)己酯的反應性能研究45-61
• 4.1 引言45
• 4.2 催化劑的制備45-48
• 4.2.1 磷鎢酸的前處理45-48
• 4.2.2 磷鎢酸鹽催化劑的制備48
• 4.2.3 負載Cs_(2.5)H_(0.5)PW_(12)O_(40)催化劑的制備48
• 4.3 催化劑的表征48-56
• 4.3.1 XRD表征48-51
• 4.3.2 SEM表征51-52
• 4.3.3 FT-IR表征52-54
• 4.3.4 N_2吸脫附表征54-55
• 4.3.5 TG表征55-56
• 4.4 不同磷鎢酸鹽催化劑的評價56-57
• 4.5 不同Cs含量的磷鎢酸銫鹽性能考察57-59
• 4.6 MCM-41 負載Cs_(2.5)H_(0.5)PW_(12)O_(40)催化劑性能考察59-60
• 4.6.1 不同負載量的考察59-60
• 4.7 本章小結60-61
• 第五章 結論與展望61-63
• 5.1 結論61-62
• 5.2 展望62-63
• 參考文獻63-67
• 致謝67-69

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