铁系助剂对丙三醇和苯胺气相催化合成3-甲基吲哚的Cu/SiO2-Al2O3的促进作用

摘要

具有生物和化学活性的C3-吲哚衍生物如3-吲哚甲醇、3，3-二吲哚甲烷、3-甲基吲哚等都得到了工业、农业和医药等各个领域的关注和重视。其中，3-甲基吲哚不仅是有机合成活性中间体，而且具有重要的实用价值。因此，如何高效地合成3-甲基吲哚已变得十分重要。
　　本论文主要研究了铁系助剂(Fe、Co和Ni)对以丙三醇和苯胺为反应原料气相合成3-甲基吲哚的Cu/SiO2-Al2O3催化剂的促进作用。采用氢气程序升温还原(H2-TPR)、X-射线光电子能谱(XPS)、X-射线粉末衍射(XRD)、透射电子显微镜(TEM)、氨程序升温脱附(NH3-TPD)、热重(TG-DTA)分析及电感耦合等离子体发射光谱(ICP)等技术对催化剂进行表征。结果显示，向Cu/SiO2-Al2O3催化剂加入铁系助剂(Fe、Co和Ni)改善了催化剂的性能。其中，铁、钴助剂的作用较镍助剂更为突出。在催化剂Cu-Fe/SiO2-Al2O3、Cu-Co/SiO2-Al2O3和Cu-Ni/SiO2-Al2O3上，反应3小时，3-甲基吲哚收率分别达到48％、47％和44％，而且催化剂稳定性得到了改善，反应43小时产物产率没有明显降低。XPS、TPR、ICP、XRD等表征表明，向Cu/SiO2-Al2O3加入铁系助剂能够增加活性组分Cu和SiO2-Al2O3载体之间的相互作用力，从而促进了活性组分Cu粒子在SiO2-Al2O3载体表面更好的分散，并减少了反应过程中铜组分的流失。另外，铁系助剂(Fe、Co和Ni)还能在不同程度上减少催化剂的中强酸中心数，这不但有利于提高3-甲基吲哚的产率，同时抑制了积碳的生成。由DTA分析结果显示，加入Co和Ni助剂后反应中形成的积碳类型发生了改变。

目录

声明

摘要

引言

1 文献综述及论文设想

1．1 液相法制取3-甲基吲哚

1．1．1 分子问的作用合成3-甲基吲哚

1．1．2 分子内的作用合成3-甲基吲哚

1．2 气相法制备3-甲基吲哚

1．2．1 苯胺和1，2-丙二醇反应

1．2．2 吲哚和甲醇反应

1．2．3 苯胺和丙三醇反应

1．3 铁系助剂在催化反应中的应用

1．3．1 铁助剂的应用

1．3．2 钴助剂的应用

1．3．3 镍助剂的应用

1．4 论文设想

2 实验部分

2．1 试剂、药品及载体

2．2 催化剂的制备

2．3 催化剂再生

2．4 催化反应

2．5 产物分析

2．6 催化剂活性的计算

2．7 催化剂表征

2．7．1 电感耦合等离子体发射光谱(ICP)

2．7．2 X射线光电子能谱(XPS)

2．7．3 氢气程序升温还原(H2-TPR)

2．7．4 X射线粉末衍射(XRD)

2．7．5 透射电镜(TEM)

2．7．6 氨气程序升温脱附(NH3-TPD)

2．7．7 热重-差热(TG-DTA)

2．7．8 气质连用分析

3 最佳助剂含量的筛选

3．1 不同含量的铁系助剂对Cu／SiO2-Al2O3催化剂活性和选择性的影响

3．2 不同助剂含量的铜基催化剂的表征

3．2．1 H2-TPR

3．2．2 XRD

3．2．3 NH3-TPD

3．3 小结

4 最佳含量的铁系助剂对Cu-M／SiO2-Al2O3(M=Fe、Co、Ni)催化剂的影响

4．1 催化活性及稳定性

4．1．1 催化活性

4．1．2 催化稳定性

4．2 催化剂的表征

4．2．1 XPS

4．2．2 H2-TPR

4．2．3 XRD

4．2．4 TEM

4．2．5 NH3-TPD

4．3 催化剂失活的探究

4．3．1 TG-DTA分析

4．3．2 反应后的XRD

4．3．3 反应后的TEM

4．3．4 ICP

4．4 本章小结

结论

参考文献

攻读硕士期间发表论文情况

致谢