三氧化硅担载的铜基催化剂上气相合成3-甲基吲哚：助剂和催化剂制备方法的影响

摘要

长期以来，3-甲基吲哚在很多领域都具有极其重要的应用，因此，它的合成引起人们的广泛关注。
　　本文以甘油和苯胺为原料气相合成3-甲基吲哚。研究了MgO、ZrO2和Al2O3助剂对Cu/SiO2催化剂活性和选择性的影响，其中重点研究了Al2O3助剂含量和催化剂制备方法对Cu-Al2O3/SiO2催化剂性能的影响。催化剂的表征采用了X射线衍射(XRD)、透射电子显微镜(TEM)、H2程序升温还原(TPR)、氨气程序升温脱附(NH3-TPD)以及热重-差热(TG-DTA)分析技术。
　　结果表明，MgO、ZrO2和Al2O3助剂均能增强活性组分铜与载体间的相互作用，进而提高了铜粒子在载体上的分散度，使Cu/SiO2催化剂的活性和选择性得到了增加，其中Al2O3助剂的促进效果最好。随着Al2O3含量的增加，Cu-Al2O3/SiO2催化剂的活性和选择性呈现先升高后降低的趋势，最佳含量为1.1 mmol/g。与等体积浸渍法(IWI)和超声波浸渍法(UI)制备的Cu-Al2O3/SiO2催化剂相比，共沉淀法(COP)制备的Cu-Al2O3/SiO2催化剂的催化性能更好，该催化剂不仅具有很好的活性组分分散度、较好的抗烧结性，而且具有大量的弱酸中心数。当Al2O3含量是1.1 mmol/g时，反应到第3h，在Cu-Al2O3/SiO2(COP)催化剂上3-甲基吲哚的收率达到44％，催化剂经再生活化后，反应51h，3-甲基吲哚的收率还能达到41％。通过差热分析测试可知，不同制备方法制得的Cu-Al2O3/SiO2催化剂的积碳类型也不同。

目录

声明

摘要

引言

1 文献总述与论文设想

1．1 液相法制备3-甲基吲哚

1．1．1 [Pd2dba3]催化剂

1．1．2 RuCl2(PPh3)3催化剂

1．1．3 钯盐催化剂

1．1．4 镍配合物催化剂

1．1．5 溴化十六烷三甲基铵(CTAB)催化剂

1．1．6 硒盐催化剂

1．1．7 络合物催化剂

1．2 气相法制备3-甲基吲哚

1．2．1 分子筛催化剂

1．2．2 铁磁尖晶石催化剂

1．2．3 金属氧化物催化剂

1．2．4 金属催化剂

1．3 选题依据与论文设想

2 实验部分

2．1 载体、原料及试剂

2．2 催化剂制备

2．3 催化反应

2．4 产物分析条件及计算方法

2．4．1 产物的分析条件

2．4．2 活性和选择性的计算

2．5 催化剂的表征

2．5．1 X射线衍射(XRD)

2．5．2 透射电镜(TEM)

2．5．3 氢气程序升温还原(H2-TPR)

2．5．4 氨气程序升温脱附(NH3-TPD)

2．5．5 热重-差热(TG-DTA)

3 助剂对Cu／SiO2催化剂的影响

3．1 催化剂的活性和选择性

3．2 催化剂的表征

3．2．1 XRD

3．2．2 H2-TPR

3．2．3 NH3-TPD

3．3 本章小结

4 Cu-Al2O3／SiO2催化剂铝含量的影响

4．1 催化剂的活性和选择性

4．2 催化剂的表征

4．2．1 XRD

4．2．2 H2-TPR

4．2．3 NH3-TPD

4．3 本章小结

5 催化剂制备方法对Cu-Al2O3／SiO2催化剂性能的影响

5．1 Cu-Al2O3／SiO2(IWI)催化剂的活性和选择性

5．2 Cu-Al2O3／SiO2(UI)催化剂的活性和选择性

5．3 Cu-Al2O3／SiO2(COP)催化剂的活性和选择性

5．3．1 焙烧方法的影响

5．3．2 焙烧温度的影响

5．3．3 还原温度的影响

5．4 三种方法制得的催化剂比较

5．4．1 三种方法制得的催化剂活性和选择性

5．4．2 三种方法制得的催化剂表征

5．5 Cu-Al2O3／SiO2(COP)催化剂的稳定性

5．6 本章小结

结论

参考文献

攻读硕士学位期间发表学术论文情况

致谢