分子筛及金属氧化物催化甲醇的缩合及氧化合成甲缩醛的研究

摘要

本文主要采用分子筛及金属氧化物催化甲醇的缩合及氧化合成甲缩醛。采用HZSM-5分子筛及其HZSM-5负载金属氧化物对醇醛缩合反应进行了研究。应用SEM、XRD、FT-IR、NH3-TPD等测试技术对分子筛及其金属负载材料进行了表征，确定了所处理分子筛的表面性质及组成。选用分子筛HZSM-5及其负载材料作为催化剂催化醇醛缩合反应合成甲缩醛，结果表明，HZSM-5及其负载物均具有较高的活性，探讨了催化剂表面酸性对反应的影响，并且对反应进行了优化，考察了反应时间、温度、催化剂用量、反应物配比对反应的影响。确定了最佳工艺条件:反应温度为120℃，时间12h，催化剂用量0.2g，甲醇和三聚甲醛的摩尔比7∶1。在此优化条件下，三聚甲醛的转化率94.8％，甲缩醛选择性92.6％，甲缩醛的产率88.1％。同时，对HZSM-5负载金属氧化物，如负载CuO、ZnO、Fe2O3、Al2O3、CaO、MgO等进行了催化性能的考察，反应转化率、选择性与未负载的HZSM-5相差不大。
　　另外，采用浸渍法制备了双功能催化剂SO42/V2O5-ZrO2，应用XRD、SEM、TEM、FT-IR、XPS和N2吸附-脱附技术对所制备的催化剂进行了表征，确定了材料的组成与结构;用NH3-TPD和H2-TPR研究了双功能催化剂的表面酸性及氧化还原性能。将所制备的催化剂用于催化甲醇直接氧化合成甲缩醛的反应，显示了优良的催化性能，甲醇的转化率为29.2％，甲缩醛的选择性为96.0％。经表面分析可知，该催化剂的活性主要归因于表面上存在的V2O5氧化还原活性位，以及酸性活性位SO42-。对该反应进行了优化，确定最佳反应条件:反应时间12h、催化剂用量0.2g、O2压力1MPa、温度180℃。并对催化剂的重复利用性能进行了研究，结果表明，循环利用的催化剂仍能保持较高的活性和选择性。

目录

摘要

第1章 绪论

1．1 前言

1．2 甲缩醛的概述

1．3 甲缩醛的合成方法

1．3．1 醇醛缩合法

1．3．2 甲醇直接氧化法

1．3．3 二甲醚氧化法制备甲缩醛

1．3．4 二溴甲烷合成甲缩醛

1．4 本论文思路及主要研究内容

第2章 HZSM-5催化甲醇三聚甲醛合成甲缩醛

2．1 前言

2．2 实验部分

2．2．1 实验仪器与试剂

2．2．2 催化剂的制备

2．2．3 催化剂的表征仪器

2．2．4 甲缩醛的合成

2．2．5 甲缩醛的检测

2．2．6 标准曲线的绘制

2．3 结果与讨论

2．3．1 催化剂的表征

2．3．2 分子筛及负载材料的催化性能

2．3．3 反应条件对HZSM-5催化反应的影响

2．3．4 催化剂的重复利用

2．4 本章小结

第3章 SO42-／V2O5-ZrO2催化甲醇氧化合成甲缩醛

3．1 前言

3．2 实验部分

3．2．1 药品与仪器

3．2．2 催化剂的制备

3．2．3 催化剂的表征仪器

3．2．6 甲缩醛的定量计算

3．3 结果与讨论

3．3．1 催化剂的表征

3．3．2 反应条件对SO42-／V2O5-ZrO2催化性能的影响

3．3．3 催化剂的重复利用

3．4 本章小结

结论

参考文献

攻读硕士学位期间发表的学术论文

声明

致谢