固体碱催化剂MgO/ZrO催化合成碳酸二异辛酯的研究

摘要

本文以ZrO2为载体，氧化镁为活性组分，硝酸镧为助剂，采用浸渍法、物理研磨法及沉淀法经高温焙烧制备固体碱催化剂。考察其催化碳酸二甲酯(DMC)和异辛醇(EHOH)酯化合成碳酸二异辛酯(DEHC)的反应活性。实验最佳条件为常压，反应时间3.5h，n(DMC)∶n(EHOH)=0.7∶1，催化剂用量为原料总质量的1.25％。
　　 X射线衍射、拉曼光谱、CO2-TPD、BET、TG-DSC等方法对MgO/ZrO2催化剂表征表明，浸渍法制备的催化剂在500℃时，存在单斜相ZrO2的衍射峰，随焙烧温度的升高，单斜相ZrO2的衍射峰逐渐增强，比表面积下降，碱性最弱，催化活性最差。研磨法制备的催化剂在800℃时出现了较弱的单斜相ZrO2衍射峰，因载体表面分散的MgO使其碱性强，催化活性高，在700℃时达到最大为67.00％。沉淀法制备的催化剂ZrO2的晶相以四方相占优势，因Mg2+进入ZrO2晶格取代Zr4+的位置，形成了MgO/ZrO2的固溶体结构，使其存在强中弱三种碱中心，碱性强，催化活性高且因其结构稳定而波动缓慢。
　　 通过X射线衍射、CO2-TPD、TG-DSC、BET、XPS对改性后的催化剂进行表征。添加镧对浸渍法制备催化剂的改性很明显，成功抑制了单斜相ZrO2的出现，有效的抑制了衍射峰的增强，比表面积增大，碱性增强，催化活性提高。研磨法制备的催化剂经改性后，有效的抑制了衍射峰的增强，使MgO更均匀的分散于载体表面，比表面积增大，碱性增强，催化活性提高。改性沉淀法制备Na2O/ZrO2-MgO-La2O3催化剂，La2O3的加入抑制了单斜相ZrO2的出现，对ZrO2衍射峰的强度影响较弱，这与载体的制备及结构稳定有关。
　　 催化剂的碱性与其活性存在顺变关系，碱性强，活性高。制备方法及焙烧温度对催化剂的结构、碱度及催化活性有很大的影响。通过改性后的催化剂在结构、碱性及活性上都有了较大的改善。
　　 使用红外光谱测试、核磁共振测试、质谱测试、气相色谱测试等方法对产物进行表征，证明合成产物与碳酸二异辛酯的结构相吻合，色谱在线跟踪反应表明反应进行1.5 h时已经产生碳酸二异辛酯，进行3.5 h时中间产物消失，反应完成。

目录

文摘

英文文摘

声明

第1章绪论

1.1 引言

1.2固体碱催化剂

1.2.1催化剂的组成

1.2.2 固体碱催化剂的分类

1.3二氧化锆载体

1.3.1 二氧化锆的特性

1.3.2二氧化锆的晶体结构

1.3.3二氧化锆的制备方法

1.3.4二氧化锆在催化领域的应用

1.4高碳醇碳酸酯

1.4.1 研究现状

1.4.2合成高碳醇碳酸酯的催化剂

1.5 论文研究的意义及研究内容

第2章实验部分

2.1 实验药品与设备

2.1.1 实验药品

2.1.2仪器设备

2.2固体碱催化剂的制备

2.2.1催化剂的制备

2.2.2改性催化剂的制备

2.3固体碱催化剂的表征

2.3.1 X-射线衍射

2.3.2拉曼光谱

2.3.3热分析(TG-DSC)

2.3.4程序升温脱附分析

2.3.5比表面积测试

2.3.6红外测试

2.3.7 X-射线光电子能谱分析

2.4碳酸二异辛酯的合成

2.5碳酸二异辛酯的表征

2.5.1红外光谱测试

2.5.2核磁共振测试

2.5.3质谱测试

2.5.4气相色谱测试

2.6本章小结

第3章结果与讨论

3.1 MgO/ZrO2催化剂的表征

3.1.1催化剂的XRD表征

3.1.2催化剂的拉曼光谱分析

3.1.3催化剂的TG-DSC表征

3.1.4催化剂的FT-IR表征

3.1.5催化剂的BET表征

3.1.6催化剂的CO2-TPD表征

3.1.7催化剂的活性表征

3.2改性催化剂的表征

3.2.1改性催化剂的XRD表征

3.2.2改性催化剂的BET表征

3.2.3改性催化剂的CO2-TPD表征

3.2.4 Na2O/ZrO2-MgO-La2O3催化剂的XPS分析

3.2.5改性催化剂的活性表征

3.3合成产物的表征

3.3.1 合成产物的合成产物的质谱分析

3.3.2合成产物的傅里叶红外光谱分析

3.3.3合成产物的1H-NMR分析

3.3.4合成产物的气相色谱分析

3.4本章小结

结论

参考文献

攻读学位期间发表的论文和取得的科研成果

致谢