碳酸二甲酯和丙醇催化酯交換合成碳酸二丙酯的研究.pdf

1、本文對(duì)碳酸二甲酯(Dimethylcarbonate，簡(jiǎn)稱DMC，下同)和丙醇液固催化酯交換合成碳酸二丙酯反應(yīng)進(jìn)行了研究。制備了以沸石分子篩為載體的KOH/Naβ負(fù)載型的固體堿催化劑、加鋁中孔分子篩A1-MCM-48和A1SBA-15為載體的KNO3/Al-MCM-48、KNO3/AlSBA-15固體堿催化劑以及復(fù)合氧化物催化劑。通過XRD、BET、FT-IR、DTG-DTA、ARF、XPS和CO2-TPD等技術(shù)手段對(duì)催化劑進(jìn)行表征。論

2、文主要有三部分組成： 第一部分：采用浸漬法制得固體堿催化劑?？疾炝瞬煌d體，不同鉀鹽催化劑的催化活性，結(jié)果表明，采用Naβ為載體，KOH為活性組分的催化劑KOH/Naβ具有最好的催化活性，通過考察負(fù)載量的影響，得到當(dāng)負(fù)載量為12﹪時(shí)，催化劑KOH/Naβ的催化活性最高，在催化劑與反應(yīng)物的質(zhì)量比為0.04、反應(yīng)溫度90℃、反應(yīng)時(shí)間6h、原料丙醇與碳酸二甲酯的摩爾比為4:1時(shí)，碳酸二甲酯的轉(zhuǎn)化率達(dá)到95.5﹪，碳酸二丙酯的選擇性達(dá)到

3、93.6﹪。CO2-TPD表征結(jié)果表明，KOH/NaB催化劑上的弱堿中心是反應(yīng)的催化活性中心，且堿量越大，催化劑活性越好。第二部分：研究了加鋁中孔分子篩為載體的催化劑KNO3/Al-MCM-48和KNO3/AlSBA-15對(duì)酯交換合成碳酸二丙酯的催化活性。研究結(jié)果表明，經(jīng)過焙燒的KNO3/Al-MCM-48和KNO3/AlSBA-15催化劑均具有催化活性。XRD表征表明，催化劑保持了中孔分子篩的結(jié)構(gòu)。通過對(duì)催化劑制備條件的考察，得出KN

4、O3/Al-MCM-48催化劑在K的負(fù)載量為16﹪，焙燒溫度為550℃時(shí)，催化劑具有最好的催化性能。在反應(yīng)溫度為90℃，反應(yīng)時(shí)間為6h，丙醇與DMC的摩爾比為4，催化劑用量為反應(yīng)物總質(zhì)量的4﹪時(shí)，DMC轉(zhuǎn)化率可達(dá)99.9﹪，碳酸二丙酯選擇性達(dá)93.4﹪，此時(shí)碳酸二丙酯產(chǎn)率最高，為93.3﹪；KNO3/AlSBA-15催化劑在K的負(fù)載量為13﹪，焙燒溫度為500℃時(shí)，催化劑具有最好的催化性能。在反應(yīng)溫度為90℃，反應(yīng)時(shí)間為6h，丙醇與DM

5、C的摩爾比為4，催化劑用量為反應(yīng)物總質(zhì)量的3﹪時(shí)，DMC轉(zhuǎn)化率可達(dá)93.9﹪，碳酸二丙酯選擇性達(dá)96.0﹪，此時(shí)碳酸二丙酯產(chǎn)率為90.2﹪。FT-IR研究表明，經(jīng)過焙燒的KNO3/Al-MCM-48、KNO3/AlSBA-15催化劑，KNO3的分解產(chǎn)物為K2O，說明真正起催化作用的活性中心可能為K2O。 第三部分：以共沉淀法合成的類水滑石為前體制備了La/Mg/Al的復(fù)合氧化物，研究其對(duì)酯交換合成碳酸二丙酯反應(yīng)的催化性能。用X-

6、射線衍射(XRD)、X光電子能譜法(XPS)和差熱(DTA)等技術(shù)研究了催化劑的結(jié)構(gòu)和表面性質(zhì)。結(jié)果表明當(dāng)鎂鋁的摩爾比為3時(shí)，催化劑的活性隨著鑭的增加而提高，當(dāng)x=0.7，焙燒溫度為650℃時(shí)，催化劑的活性達(dá)到最高，此時(shí)催化劑表面鑭的含量達(dá)到最大，說明表面鑭的增大有利于催化劑催化活性的提高。分別考察了培燒溫度，催化劑用量，反應(yīng)時(shí)間對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果的影響。結(jié)果表明，在焙燒溫度為650℃，反應(yīng)溫度為90℃，催化劑用量為反應(yīng)物總質(zhì)量的3.0﹪，反應(yīng)