磷酸铝催化剂的制备、表征及其在缩醛化反应中的应用

摘要

以拟薄水铝石、磷酸、硝酸铝和氨水为原料，采用溶胶凝胶法制备了一系列AIPO4-Al2O3催化剂，利用XRD、TG-DTA和NH3-TPD等表征手段，考察了制备条件对催化剂结构和缩醛化反应催化活性的影响。
　　 结果表明，对于本文制备的AlPO4催化剂，当煅烧温度低于868℃时为无定形结构，高于868℃时为鳞石英结构；Al2O3的存在不但有利于保持AlPO4催化剂的无定形结构，而且还能调节催化剂表面的酸性质；阴离子SO42-和F的引入改变了催化剂表面酸中心的酸性质，而对催化剂的物相结构没有影响；催化剂表面上弱酸中心的酸量与缩醛化反应的催化活性之间存在直接关系。
　　 采用间歇釜式反应器考察了催化剂用量、原料摩尔比和反应温度对乙醛和1，2-丙二醇缩醛化反应的影响，初步确定了适宜的反应条件：催化剂用量2.5wt％、乙醛和1，2-丙二醇原料摩尔比2:1和反应温度60℃。在上述条件下研究发现，煅烧温度为400℃、AlPO4含量为85wt％的AAPII-400催化剂具有最好的缩醛化反应活性，1，2-丙二醇的转化率为28.06％。阴离子的引入很大程度上提高了催化剂对缩醛化反应催化活性，使乙醛和1，2-丙二醇缩醛化反应达平衡的时间由5h缩短至3h。

目录

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第一章文献综述

1.1二元醇的性质与应用

1.1.1乙二醇的性质与用途

1.1.2 1，2-丙二醇的性质与用途

1.2二元醇的生产方法

1.2.1以石油为原料的生产方法

1.2.2以生物质为原料的生产方法

1.3以生物质为原料生产二元醇的反应分离过程

1.3.1反应分离过程

1.3.2二元醇反应分离回收的工艺路线

1.3.3反应分离回收多元醇的研究现状

1.4缩醛化过程

1.4.1缩醛反应简介

1.4.2缩醛反应的反应机理

1.4.3缩醛反应催化剂

1.5磷酸铝催化剂

1.5.1磷酸铝的结构

1.5.2磷酸铝的制备

1.5.3磷酸铝的改性

1.6本课题的研究思路与实验方案

第二章实验部分

2.1催化剂的设计思想

2.2催化剂的制备

2.2.1溶胶凝胶法制备AlPO4-Al2O3催化剂

2.2.2磷酸消耗量的测定

2.2.3催化剂改性实验

2.3催化剂的表征

2.3.1物相分析

2.3.2催化剂表面酸性

2.3.3 TG-DTA分析

2.4催化剂的评价

2.4.1试剂与仪器

2.4.2催化剂评价实验过程

2.5产物分析

2.5.1产物定性分析

2.5.2色谱分析方法的建立

2.5.3色谱数据处理方法

第三章结果与讨论

3.1产物定性分析结果

3.2磷酸消耗量的计算结果

3.3 AlPO4-Al2O3催化剂的结构

3.3.1催化剂的热分析

3.3.2物相结构分析

3.3.3催化剂表面酸性

3.3.4小结

3.4缩醛反应的研究

3.4.1催化剂用量的影响

3.4.2乙醛与1，2-丙二醇摩尔比的影响

3.4.3反应温度的影响

3.4.4小结

3.5 AlPO4-Al203系列催化剂的评价结果

3.6改性催化剂的活性评价结果

3.6.1物相结构分析

3.6.2 NH3-TPD分析

3.6.3小结

3.7催化剂的稳定性实验

第四章结论

参考文献

攻读硕士期间发表的论文

附录

致谢