CO与亚硝酸甲酯低压气相合成碳酸二甲酯PdCl2-CuCl2/Li-Al-O催化剂的研究

摘要

碳酸二甲酯（DMC）可作为汽油添加剂、溶剂和光气替代品，并参与甲基化、羰基化反应，能够缩合成为广泛使用的聚碳酸酯塑料，是极具应用前景的绿色化学品之一。CO和亚硝酸甲酯（MN）低压气相合成碳酸二甲酯是一条具有发展前途的合成方法。本文对锂铝尖晶石载体上负载的Wacker型催化剂制备及其催化性能进行了系统的研究。
　　通过对载体的X射线衍射、骨架红外和扫描电镜等表征结果分析可知，载体的比表面积以及锂铝尖晶石的含量、结晶度对催化剂活性有着较大的影响。载体的最佳焙烧温度为800℃，过高的焙烧温度会导致锂铝原始立方晶系的产生，降低了载体的比表面积，而过低的焙烧温度又会影响尖晶石的结晶度。
　　考察了固相法制备锂铝尖晶石载体过程中Li含量对载体结构的影响。当Li/Al原子比低于0.15时，载体由氧化铝和锂铝尖晶石共同构成，锂铝尖晶石含量随着Li/Al比的提高而增加，相应的催化剂活性也增加。当Li/Al高于0.15后，偏铝酸锂LiAlO2晶型出现并显著增加，催化剂活性下降。出现该现象的原因在于锂铝尖晶石具有良好的电子传递能力，在反应过程中能够有效的协助Pd与Cu之间发生氧化还原反应，从而保持催化剂的良好活性。γ-Al2O3与LiAlO2晶型均不能促进电子传递，且LiAlO2的出现会大幅降低载体比表面，不利于载体的分散与电子转移，进而影响DMC合成反应。
　　本体系采用HCl气体补充反应中Wacker型催化剂的氯流失，并且在反应气体CO：MN=5：15(Vol％)下获得较好的时空收率及稳定性。经过对锂铝尖晶石载体不同制备方法的比较，在800℃焙烧温度和Li/Al为0.15的条件下制备的载体具有对反应有利的锂铝尖晶石晶型，催化剂表现出最佳催化活性和选择性。

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第一章 文献综述

1.1 引言

1.2 碳酸二甲酯简介

1.3 碳酸二甲酯的应用

1.4 碳酸二甲酯合成方法研究

1.5 一氧化碳低压气相合成

1.6 尖晶石载体

1.7 课题研究的目的及意义

第二章 实验部分

2.1 化学试剂

2.2 实验设备与流程

2.3 催化剂的制备

2.4 催化剂及载体的测试与表征

2.5 实验计算方法

第三章 催化剂制备及工艺条件的优化

3.1 补氯剂的选择

3.2 CO/MN比例

3.3 催化剂溶剂的影响

3.4 活性组分负载方式的影响

3.5 尖晶石制备方法的比较

3.6 小结

第四章 固相法制备条件的优化及对载体结构的影响

4.1 焙烧温度的影响

4.2 LiNO3与γ-Al2O3的混合方式

4.3 原料Al2O3粒度的影响

4.4 Li/Al的影响

4.5 Mg、Zn代替Li作为载体改性金属

4.6 小结

第五章 结论

发表论文和参加科研情况说明

致谢