金屬卟啉選擇性催化空氣氧化對二甲苯的研究.pdf

1、該文以空氣選擇性氧化對二甲苯來制備具有高附加值的對甲苯苯甲醛和對甲苯甲醇為目的,首次對不需加入助還原劑和溶劑的第一代金屬卟啉—空氣—對二甲苯這一具有工業(yè)化潛質的綠色催化體系作了初步研究.該論文主要工作如下:1.合成了七種價廉易得的第一代卟啉化合物,并對其結構進行了表征.其中包括五種單金屬卟啉、一種雙金屬卟啉和四苯基卟啉.2.結合工業(yè)可行性對市售高壓釜做了一些改裝,并設計了可用于半間歇式操作的金屬卟啉催化對二甲苯氧化的簡單工藝流程.3.選

2、取MnTPPOAc作催化劑,進行了大量探索性實驗,著重考察了反應時間、反應溫度、空氣壓力、催化劑用景等影響因素對氧化對二甲苯的影響.研究結果表明:在所考察范圍內(nèi),反應時間延長,溫度的提高,對提高對二甲苯的轉化率有利而對甲苯甲醛和對甲苯甲醇的收率增加不利.空氣壓力的加大,降低了對甲苯甲醛和對甲苯甲醇的收率,對二甲苯的轉化率先增后降.金屬卟啉量增加對其催化活性并不總有利.金屬卟啉的量增加到3.44×10<'-4>mol/l,反而降低了金屬卟

3、啉的催化活性.4.比較了FeTPPCl、MnTPPCl、CoTPP和CuTPP的催化活性,并從中篩選出優(yōu)良催化劑.研究發(fā)現(xiàn)CoTPP的催化活性最高,可作為該體系的優(yōu)良催化劑.具有高還原電勢的金屬卟啉其催化活性并不高.該文還首次報道了CuTPP在分子氧體系中具有相當高的催化活性.同時發(fā)現(xiàn),(FeTPP)<,2>O的催化活性比FeTPPCl高.5.采用嶺回歸分析方法解決了均勻試驗設計中存在的復共線性,并預測了金屬卟啉催化空氣氧化對二甲苯的最

4、佳工藝條件.其中,反應溫度=160℃,空氣壓力=1.3MP,反應時間=180min,空氣流量=40L/h,催化劑量=11mg,理論上可獲得12.70﹪轉化率,實際轉化率為11.62﹪.反應溫度=120℃,空氣壓力=0.4MP,反應時間=60min,空氣流量=40L/h,催化劑量=11mg,理論上可獲得86.49﹪的收率,實際收率為85.09﹪.6.最后,結合既得實驗數(shù)據(jù)和有關文獻,討論了金屬卟啉選擇性催化空氣氧化對二甲苯這一反應的可能機