乳酸脫水反應(yīng)催化劑的探索性研究.pdf

1、丙烯酸系一種重要的不飽和有機(jī)酸。傳統(tǒng)的丙烯酸工業(yè)生產(chǎn)技術(shù)路線均是以石油資源作為原料，直接造成了丙烯酸的供應(yīng)受到石油資源的供應(yīng)和價(jià)格的影響。由生物發(fā)酵制取乳酸工藝的成熟發(fā)展，促使人們關(guān)注由乳酸脫水生成丙烯酸的研究。迄今為止，報(bào)道中關(guān)于乳酸脫水反應(yīng)催化劑均存在著主產(chǎn)物選擇性低、副產(chǎn)物多等缺點(diǎn)。針對(duì)上述不足，本論文探索了三種乳酸脫水反應(yīng)的催化劑，并利用X射線衍射（XRD）、傅立葉轉(zhuǎn)換紅外線光譜（FT-IR）、N2等溫吸附-脫附分析和掃描電境分

2、析（SEM）等現(xiàn)代測(cè)試手段對(duì)催化劑進(jìn)行了表征。以乳酸為反應(yīng)物，對(duì)各催化劑的催化乳酸脫水性能進(jìn)行了考察，得出它們物理結(jié)構(gòu)性質(zhì)與催化性能的關(guān)系。 本文從HZSM-5、自制SiO2、市售SiO2、活性炭、TiO2、MgO、膨潤土等材料中，優(yōu)選自制SiO2作為載體制備了負(fù)載Na3PO4型固體催化劑，在液固相條件下對(duì)乳酸進(jìn)行催化活性測(cè)試。由研究可知催化劑的較佳制備條件為：負(fù)載量為1.0 mmol/g、浸漬溫度為50℃、浸漬時(shí)間為3h、焙燒

3、溫度為300℃、焙燒時(shí)間為3h。其中FT-IR、XRD表征結(jié)果表明自制SiO2具有與市售SiO2相同的結(jié)構(gòu)，而BET結(jié)果則顯示兩者在微觀孔道結(jié)構(gòu)和比表面積具有較大的差異。 以層狀材料鋰皂石為出發(fā)點(diǎn)，在表面活性劑十六烷基三甲基溴化銨（CTAB）和正十二烷胺（DDA）形成有單一的或混合表面活性劑的水熱反應(yīng)介質(zhì)下原位合成鋰皂石，通過FT-IR、XRD、SEM、TG-DTA、XPS、BET等分析技術(shù)手段對(duì)實(shí)驗(yàn)制得固體產(chǎn)物進(jìn)行表征，以探討

4、生成鋰皂石產(chǎn)物的可能性及相應(yīng)的結(jié)構(gòu)特征。再以稀土元素鈰對(duì)有機(jī)鋰皂石進(jìn)行改性后應(yīng)用于乳酸脫水反應(yīng)，考察其氣固相條件下催化性能。未添加表面活性劑所制得催化劑樣品的乳酸反應(yīng)轉(zhuǎn)化率為33.5％，而丙烯酸及乙醛的選擇性分別為40.2％和1.8％。添加了表面活性劑樣品對(duì)乳酸反應(yīng)的轉(zhuǎn)化率均有不同程度的提高，同時(shí)反應(yīng)對(duì)乙醛的選擇性會(huì)降低而丙烯酸的選擇性會(huì)增加。對(duì)于反應(yīng)副產(chǎn)物而言，基于鋰皂石所制備的催化劑其副產(chǎn)物總選擇性為45％左右較自制SiO2所制備的

5、固體催化劑有較大的改善。 基于鋰皂石在自然界的稀缺性，選擇同為層狀材料的膨潤土為出發(fā)點(diǎn)，利用不同質(zhì)量濃度的磷酸對(duì)其進(jìn)行酸化處理，再用稀土元素鈰進(jìn)行改性后應(yīng)用于乳酸氣固相脫水反應(yīng)。原土直接應(yīng)用于乳酸反應(yīng)時(shí)，乳酸的轉(zhuǎn)化率為15.3％而乙醛和丙烯酸的選擇性分別為61.4％和2.5％；當(dāng)用30％磷酸活化8h的樣品所制得的丙烯酸的產(chǎn)率較高，其轉(zhuǎn)化率為80.8％，而丙烯酸和乙醛的選擇性為51.8％和6.9％。同時(shí)實(shí)驗(yàn)還發(fā)現(xiàn)，基于膨潤土體系反