负载型CuCl-PdCl-KCl/AC催化剂乙醇气相氧化羰基化合成碳酸二乙酯

摘要

碳酸二乙酯(简称DEC)是碳酸酯中重要的“绿色化学品”之一，可以替代剧毒的光气和硫酸二乙酯作为重要化工中间体，广泛应用于各种有机合成。特别是近年来发现DEC可以作为汽油、柴油的含氧添加剂，是传统的MTBE具有竞争力的替代品之一。乙醇气相直接氧化羰基合成DEC以CO，O2和乙醇为原料，原子经济性高，原料易得，副产无害，是一条最具发展潜力的非光气法绿色合成工艺路线。 以负载型CuCl2-PdCl2-KCl/AC催化剂体系为基础，对比了碱溶液直接预处理载体和后处理催化剂的不同处理顺序的影响。预处理载体的方式可以有效提升催化剂活性，在保持90％选择性的基础上，乙醇转化率从15.8％提高到30％以上；时空收率从194.3增加到440(g-DEC/(l-cath))左右。碱处理存在最佳Cu/OH摩尔比值1。FT-IR、XPS及XRD谱图表明，预处理引起活性炭表面的含氧基团变化，可能具有催化剂成核中心的作用，其中碳氧单键含氧基团起主要作用。 催化剂制备的最佳铜负载量为9.0wt％；以甲醇为溶剂制备催化剂的效果较好，可以使PdCl2以较小的粒子分散，促进DEC的生成；氨水溶剂抑制了副反应，同时延长催化剂寿命。 进行不同氯化物助剂筛选时，KCl表现出较佳的助催化作用，且最佳的KCl添加量在K含量8.5wt％左右。碱金属K比Na更容易出现Schottky缺陷，且使由过渡金属Cu2+和Pd2+失去电子形成的d空轨道共同组成的空穴带捕获反应物电子的能力得到增强。XRD衍射、XPS光电子能谱和SEM分析结果表明，加入KCl助剂促进活性组分碱式氯化铜α-Cu2Cl(OH)3和PdO的生成，并以适宜晶粒大小分散在载体上。探讨了CO作为PdO的羰基配位体，在Schottky缺陷和空穴带的共同作用下的反应机理，以及催化剂中Cu-Pd间氧化还原的循环过程。

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第一章文献综述

引言

1.1碳酸二乙酯合成的研究进展

1.1.1光气法

1.1.2酯交换法

1.1.3氧化羰基合成法

1.1.4其他合成方法

1.2乙醇气相氧化羰基化合成碳酸二乙酯

1.3论文研究工作的提出

第二章试验部分

2.1化学试剂

2.2试验装置及流程

2.3产物的气相色谱分析

2.4催化剂的制备

2.4.1活性炭载体的预处理

2.4.2催化剂的制备

2.5催化剂和载体的测试表征

2.5.1比表面积和孔分布测试

2.5.2 FTIR红外光谱

2.5.3 XPS

2.5.4 XRD

2.5.5 ICP-AES

2.5.6 SEM形貌分析

2.6实验结果计算

第三章结果与讨论

3.1预处理载体对催化剂活性的影响

3.1.1不同的催化剂碱处理顺序的对比

3.1.2其它不同载体预处理方式对催化活性的影响

3.1.3载体和催化剂的表征

3.1.4小结

3.2 CuCl2-PdCl2-KCl/AC催化剂制备条件的改进

3.2.1溶剂的影响

3.2.2 CuCl2负载量的影响

3.2.3小结

3.3助剂对CuCl2-PdCl2/AC催化体系的影响

3.3.1添加不同助剂后催化活性的比较

3.3.2 KCl助剂含量的影响

3.3.3 KCl助剂作用的考察和表征

3.2.4小结

第四章结论

参考文献

发表论文

致谢