本文關鍵詞：高效Cu基催化劑在1,4-環(huán)己烷二甲酸二甲酯加氫制備1,4-環(huán)己烷二甲醇反應中的研究

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【摘要】：1,4-環(huán)己烷二甲醇(CHDM)是工業(yè)上一種生產(chǎn)聚酯和聚酯纖維的重要原料。由于其分子結(jié)構(gòu)具有較高的對稱性,可以替代乙二醇或者其他的多元醇生產(chǎn)具有良好熱穩(wěn)定和熱塑性的聚酯樹脂。CHDM主要由對苯二甲酸二甲酯(DMT)經(jīng)兩步不同的加氫反應制得:由DMT苯環(huán)加氫生成1,4-環(huán)己烷二甲酸二甲酯(DMCD),再通過酯加氫經(jīng)中間產(chǎn)物4-(甲氧羰基)環(huán)己烷甲醇(MHMCC)最后生成CHDM。第一步苯環(huán)加氫以Pd/Al2O3為催化劑,第二步酯加氫多采用銅鉻催化劑。但是含鉻催化劑會嚴重污染環(huán)境。因此,設計新型無鉻催化劑非常重要。本論文的思想是通過在銅基催化劑中添加不同的助劑制備出了高比表面積、高轉(zhuǎn)化率和選擇性的催化劑,并應用于DMCD加氫制備CHDM的反應中。同時采用大量表征解釋了催化劑的結(jié)構(gòu)與性能的關系。全文的研究方向主要圍繞以下幾個方面展開:(1)采用共沉淀法制備了不同比例的Cu_xMg_(12-x)Al_6O_(21-x)催化劑,并將其用于1,4-環(huán)己烷二甲酸二甲酯加氫制1,4-環(huán)己烷二甲醇反應中,結(jié)果表明Cu_3Mg_9Al_6O_(18)的活性最高。當反應溫度為180℃,反應壓力為4 MPa時,其轉(zhuǎn)化率可達99%以上,1,4-環(huán)己烷二甲醇的選擇性可達96%,反應500小時后穩(wěn)定性依然很好。(2)在第一章的基礎上,添加Zn為助劑,繼續(xù)采用共沉淀的方法制備了不同Zn~(2+)/Mg~(2+)比例的Cu_3Zn_xMg_(9-x)Al_6O_(18)催化劑。通過調(diào)變不同的反應溫度、空速等條件后,最終確定反應溫度為170℃,反應壓力為4 MPa,反應液為1wt%的DMCD/甲醇溶液,LHSV為1.6×10~(-7)mol DMCD g Cu~(-1)s~(-1)。與上一部分工作相比較,添加Zn之后的反應溫度有所降低,并且在提高空速的情況下,Cu_3Zn_1Mg_8Al_6O_(18)(700℃焙燒)催化劑不僅提高了反應的活性,并且一定程度上提高了催化劑的穩(wěn)定性。
【關鍵詞】：1 4-環(huán)己烷二甲酸二甲酯 1 4-環(huán)己烷二甲醇 酯加氫 銅基催化
【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;TQ233
【目錄】：

• 摘要3-4
• Abstract4-7
• 第一章 緒論7-28
• 1.1 1,4-環(huán)己烷二甲醇7-19
• 1.1.1 1,4-環(huán)己烷二甲醇的性質(zhì)和主要用途7-12
• 1.1.2 1,4-環(huán)己烷二甲醇的制備方法12-14
• 1.1.3 國外研究狀況14-17
• 1.1.4 國內(nèi)研究現(xiàn)狀17-19
• 1.2 羧酸酯加氫反應及其常用催化劑19-23
• 1.2.1 銅基催化劑20
• 1.2.2 錳氧化物催化劑20-21
• 1.2.3 貴金屬催化劑21-23
• 1.3 水滑石類化合物的概述23-27
• 1.3.1 水滑石的結(jié)構(gòu)與組成23-24
• 1.3.2 水滑石的制備方法24-25
• 1.3.3 水滑石的主要性質(zhì)25-27
• 1.4 本課題的研究內(nèi)容及意義27-28
• 第二章 實驗部分28-32
• 2.1 試劑與藥品28
• 2.2 儀器與表征方法28-31
• 2.2.1 X-射線衍射(XRD)28-29
• 2.2.2 透射電子顯微鏡(TEM)29
• 2.2.3 氮氣吸脫附等溫線(BET)29
• 2.2.4 程序升溫還原技術(shù)（H_2-TPR）29
• 2.2.5 等離子電感耦合體發(fā)射光譜(ICP)29-30
• 2.2.6 X射線光電子能譜(XPS)30
• 2.2.7 活性Cu表面積及分散度的測定30-31
• 2.3 活性測試31-32
• 2.3.1 1,4-環(huán)己烷二羧酸二甲酯加氫制備 1,4-環(huán)己烷二甲醇31
• 2.3.2 催化性能的評價方法31-32
• 第三章 Cu_xMg_(12-x)Al_6O_(21)催化劑在DMCD加氫制備CHDM反應中的影響32-45
• 3.1 引言32-33
• 3.2 催化劑制備33
• 3.3 催化反應活性的測試33
• 3.4 結(jié)果與討論33-44
• 3.4.1 催化劑的表征33-40
• 3.4.2 催化劑性能的測試40-44
• 3.4.2.1 Cu~(2+)/Mg~(2+)比例以及空速對DMCD加氫反應的影響40-41
• 3.4.2.2 溫度對DMCD轉(zhuǎn)化率和主產(chǎn)物CHDM選擇性的影響41-42
• 3.4.2.3 DMCD加氫機理的研究42-43
• 3.4.2.4 穩(wěn)定性測試（Cu_3Mg_9Al_6O_(18)）43-44
• 3.5 本章小結(jié)44-45
• 第四章 Zn助劑的修飾對DMCD加氫制備CHDM的影響45-58
• 4.1 引言45
• 4.2 催化劑制備45-46
• 4.3 催化反應活性的測試46
• 4.4 結(jié)果與討論46-57
• 4.4.1 催化劑的表征46-52
• 4.4.2 催化劑性能的測試52-57
• 4.4.2.1 Cu_3Zn_xMg_(9-x)Al_6O_(21)催化劑在不同溫度下對DMCD的加氫活性考察52-53
• 4.4.2.2 焙燒溫度對Cu_3Zn_1Mg_8Al_6O_(18)催化劑對DMCD加氫能力的考察53-54
• 4.4.2.3 空速對DMCD轉(zhuǎn)化率和CHDM選擇性的影響54-55
• 4.4.2.4 DMCD加氫機理的研究55
• 4.4.2.5 對Cu_3Zn_1Mg_8Al_6O_(18)(700℃焙燒)催化劑進行了穩(wěn)定性測試55-57
• 4.5 本章小結(jié)57-58
• 第五章 結(jié)論和展望58-59
• 5.1 結(jié)論58
• 5.2 進一步工作的方向58-59
• 參考文獻59-64
• 致謝64

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