SO/MO固体超强酸及γ-AlO-NaOH-Na固体超强碱的应用研究

摘要

酸碱催化是催化领域的一个重要组成部分，尤其是近年来兴起的固体超强酸与固体超强碱，因其具有很高的酸碱强度，催化效率高，无环境污染，不腐蚀设备以及可重复使用和再生等优点，日益受到广大科学工作者的关注。SO42-/MxOy型固体超强酸和γ-Al2O3-NaOH-Na型固体超强碱是其中最具代表性、最有工业应用前景的催化剂，本文对两种催化剂及其在有机合成中的应用进行了研究。 本文第一部分，对近年固体超强酸的发展进行了综述，在此基础上，对专利“一种颗粒型固体超强酸催化剂及制备方”中提及的固体超强酸进行了酸强度、TEM、FT-IR、孔隙及比表面表征，测定了固体超强酸表面硫酸根分解产物，对固体超强酸的表面结构进行了推测，实验结果表明：该专利固体超强酸的酸强度HO≤-16.04，为的10000倍以上(100％硫酸酸强度HO=-11.99)，粉末催化剂比表面为198m2/g，平均孔径为36 A，颗粒催化剂比表面为224 m2/g，平均孔径为82 A，比表面均较原载体氧化铝有所减少，但SEM表征表明，该固体超强酸仍保留有较大的孔道结构。固体超强酸的催化活性是酸强度、晶型、比表面积、表面孔结构共同作用的结果，具备高酸强度、微晶结构，大比表面积以及孔容的SO42-/MOy型固体超强酸具有较好的催化活性；SO42-/MxOy型固体超强酸存在桥式双配态和螯合双配态两种结构，其中桥式双配态结构分解时脱S03，螯合双配态结构分解时脱SO2，低浓度硫酸(≤2.5mol/L)负载时，硫酸根主要以螯合双配位态形式存在，螯合双配位态结构对催化剂催化活性贡献较大。 同时将该催化剂应用于合成多元醇缩酮、1，4-二氧六环、季戊四醇油酸酯的反应，该催化剂在上述反应中表现出了良好的催化活性：催化剂用量在原料总质量的6-8％之间，采用二甲苯或酮本身带水，在带水剂回流条件下，反应均能在3h内进行完全，反应收率均在90％以上，经GC/MS分析表明，副反应主要为醇自身环化脱水，因此控制一定的反应温度与醇酮摩尔比是必要的，本文合成了季戊四醇双缩环己酮、苯乙酮1，2-丙二醇缩酮、环己酮乙二醇缩酮、苯乙酮乙二醇缩酮四种多元醇缩酮化合物；以廉价二甘醇为原料，采用气相常压固定床催化，反应温度为260℃，进料速度为0.4ml/min条件下，1,4-二氧六环的最高产率可达到76.14％：以季戊四醇和高级脂肪酸为原料，采用三甲苯为带水剂，高级脂肪酸与季戊四醇的摩尔比为5.6：1，固体超强酸催化剂用量为原料总质量的0.90％，催化温度为180℃，反应4小时，季戊四醇高级脂肪酸酯的酯化率可达99.88％。固体超强酸催化工艺具有催化效率高、不腐蚀设备、无环境污染、催化剂可重复使用和再生的优点，是工业酸催化工艺的理想选择。 本文第二部分，总结了固体超强碱类催化剂近年的发展，对固体超强碱类催化剂未能工业化的原因进行了解释，由于制备固体超强碱一般采用金属氢氧化物或碳酸盐分解的方

目录

文摘

英文文摘

声明

第一部分固体超强酸催化剂的研究

第一章.当前固体超强酸的研究进展

1.1引言

1.2固体超强酸的分类

1.3 SO42-/MxOy型固体超强酸的改性

1.4 S042-/MxOy型固体超强酸的酸强度及表征

1.5固体超强酸酸中心结构及失活机理

1.6固体超强酸在有机合成中的应用

1.7选题的背景及意义

第二章新型固体超强酸的表征

2.1仪器与试剂

2.2酸强度测定

2.3 SEM分析

2.4 IR分析

2.5比表面及孔径分析

2.6催化剂含硫量的测定及结构推测

第三章新型固体超强酸的应用研究

3.1固体超强酸在合成季戊四醇双缩环己酮中的应用

3.2固体超强酸在合成苯乙酮1，2-丙二醇缩酮中的应用

3.3固体超强酸在合成环己酮乙二醇缩酮中的应用

3.4固体超强酸在合成苯乙酮乙二醇缩酮中的应用

3.5固体超强酸在合成1，4-二氧六环中的应用

3.6固体超强酸在合成脂肪酸季戊四醇酯中的应用

参考文献

第二部分固体超强碱催化剂的研究

第一章当前固体超强碱的研究概况

1.1引言

1.2固体超强碱催化剂的种类

1.3固体超强碱表面活性中心的性质

1.4固体超强碱催化剂碱强度及碱中心表征

1.5固体超强碱催化剂在有机合成中的应用

1.6选题的目的意义

第二章.固体超强碱的改进与表征

2.1试剂与仪器

2.2固体超强碱催化剂的制备

2.3固体超强碱的表征

小结

第三章固体超强碱催化剂在有机合成中的应用

3.1固体超强碱在合成查尔酮中的应用

3.2固体超强碱催化环己酮二聚反应的研究

3.3固体超强碱催化在合成生物柴油中的应用

参考文献

已发表和待发表论文

致谢