气—固多相催化丙烯氧化制环氧丙烷催化剂的研究

摘要

环氧丙烷是重要的化工原料.由于丙烯的烯丙基氢较为活泼,环氧丙烷不能像环氧乙烷一样,由烯烃与氧气直接反应来制取.丙烯直接环氧化反应制环氧丙烷,不仅会产生巨大的经济效益,而且对于催化科学与技术的发展也具有个重要意义.该论文系统的研究了Au/TiO<,2>、Au/TiO<,2>-SiO<,2>和Fe-Al-P-O系列催化剂的表面结构、化学吸附性质与临氢条件下丙烯直接环氧化反应性能.

目录

文摘

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第一章绪论

1.1环氧丙烷的用途及工业生产现状

1.1.1环氧丙烷的性质与用途

1.1.2环氧丙烷的生产现状

1.2丙烯直接氧化法制环氧丙烷的研究现状

1.2.1以氧气为氧化剂

1.2.2H2O2作氧化剂

1.2.3以氢气氧气为氧化剂

1.3其他方法

1.3.1熔盐法

1.3.2光化学与电化学法

1.3.3以1，2，—二氯丙烷为原料制环氧丙烷

1.4本课题研究的难点、意义、构思及内容

1.4.1丙烯直接氧化制环氧丙烷的难点

1.4.2本课题研究的目的与意义

1.4.2本课题研究的内容及方法

第二章实验方法

2.1催化剂的制备

2.1.1原料与试剂

2.1.2Au/TiO2催化剂的制备

2.1.3 Au/TiO2-SiO2的制备

2.1.4 Fe-Al-P-O催化剂的制备

2.2催化剂的物化性质表征

2.2.1比表面测定(BET)

2.2.2透射电子显微镜照片(TEM)

2.2.3 X—射线衍射分析(XRD)

2.2.4差热—热重分析(TG-DTA)

2.2.5红外光谱分析(IR)

2.2.6程序升温还原(TPR)表征

2.3催化剂的化学吸附性能表征

2.3.1原位红外表征(in situ-IR)

2.3.2催化剂—静态气体化学吸附(TPD-MS)

2.4微反评价实验

2.4.1反应装置

2.4.2产物检测

2.4.3结果计算

第三章Au/TiO2系列催化剂的制备与表征

3.1 Au/TiO2催化剂的化学组成与制备过程分析

3.1.1 Au/TiO2催化剂化学组成

3.1.2制备过程的TG-DTA结果与分析

3.2Au/TiO2催化剂的表面构造与物相组成

3.2.1 TEM结果

3.2.2 BET比表面结果分析

3.2.3 XRD表征结果

3.2.4 IR表征结果

3.2.5 Au/TiO2催化剂的表面结构

3.3 Au/TiO2催化剂的化学吸附性能

3.3.1 Au/TiO2催化剂吸附丙烯的IR表征

3.3.2Au/TiO2催化剂吸附丙烯的TPD-MS表征

3.3.3 Au/TiO2催化剂吸附环氧丙烷的IR表征

3.3.4Au/TiO2催化剂吸附环氧丙烷的TPD-MS表征

3.4小结

第四章Au/TiO2系列催化剂反应性能的评价

4.1原料气组成与反应性能

4.1.1临氧反应结果与分析

4.1.2临氢反应结果与分析

4.2反应条件对反应性能的影响

4.2.1温度对反应性能的影响

4.2.2反应气流速的对反应性能的影响

4.2.3原料气中H2、O2含量对反应性能的影响

4.3催化剂组成对反应性能的影响

4.3.1 催化剂中Au担载量对反应性能的影响

4.3.2助剂对反应性能的影响

4.4催化反应机理的探讨

4.4.1丙烯环氧化反应机理探讨

4.4.2Au/TiO2催化剂失活机理探讨

4.4.3助剂增强催化活性的机理初探

4.5小结

第五章Au/TiO2-SiO2系列催化剂的制备与表征

5.1 Au/TiO2-SiO2的组成与制备过程分析

5.1.1 Au/TiO2-SiO2催化剂的组成

5.1.2Au/TiO2-SiO2的制备过程TG-DTA结果分析

5.2Au/TiO2-SiO2催化剂的物性表征

5.2.1 TEM结果

5.2.2 BET比表面

5.2.3 XRD表征结果

5.2.4 IR表征结果

5.2.5 Au/TiO2-SiO2催化剂的表面结构

5.3 Au/TiO2-SiO2催化剂的化学吸附性能

5.3.1 Au/TiO2-SiO2催化剂吸附丙烯的IR表征

5.3.2Au/TiO2-SiO2催化剂吸附丙烯的TPD-MS表征

5.3.4 Au/TiO2-SiO2催化剂吸附环氧丙烷的IR表征

5.3.3 Au/TiO2-SiO2催化剂吸附环氧丙烷的TPD-MS表征

5.4小结

第六章Au/TiO2-SiO2系列催化剂反应性能的评价

6.1临氧与临氢条件下反应结果与分析

6.1.1硝酸盐助剂对Au/TiO2-SiO2催化剂反应性能的影响

6.1.2两个系列催化剂反应性能的比较

6.2Au/TiO2-SiO2催化剂的寿命

6.2.1两个系列催化剂的比较

6.2.2催化剂中Ti浓度对催化寿命的影响

6.2.3催化剂制备方法的影响

6.3催化反应机理的探讨

6.3.1丙烯环氧化反应机理探讨

6.3.2催化剂的失活机理

6.4小结

第七章复合物Fe1/eAl1/2PO4催化剂的制备与表征

7.1 Fe-Al-P-O催化剂的组成与制备过程分析

7.1.1 Fe-Al-P-O催化剂的组成

7.1.2 Fe-Al-P-O催化剂制备过程TG-DTA分析

7.2 Fe-Al-P-O催化剂的表面结构与物相组成

7.2.1 TEM结果

7.2.2 BET比表面

7.2.3 XRD表征结果

7.2.4 IR表征

7.2.5 TPR结果

7.3 Fe-Al-P-O催化剂的化学吸附性能

7.3.1Fe-Al-P-O对丙烯的吸附

7.3.2Fe-Al-P-O对环氧丙烷的吸收

7.3.3Fe-Al-P-O对水的吸附

7.4小结

第八章复合物Fe-Al-P-O催化剂反应性能评价

8.1临氧条件下的反应性能

8.2临氢条件下的反应性能

8.2.1温度的影响

8.2.2原料气配比的影响

8.2.3空速的影响

8.3临水蒸气条件下的反应性能

8.4反应机理初探

8.4.1临氧条件下的反应机理

8.4.2临氢条件下的反应机理

8.4.3临水蒸汽条件下反应机理

8.5小结

总结

参考文献

攻博期间发表论文与参加科研情况说明

符号说明

致谢