负载型磷钨酸催化合成2-氯吡啶-N-氧化物

实验采用浸渍法制备SiO_2负载磷钨酸催化剂;以2-氯吡啶为原料、H_2O_2为氧化剂合成了2-氯吡啶-N-氧化物。讨论了磷钨酸负载量、催化剂用量、反应物配比、反应温度、反应时间等对氧化反应的影响。最佳工艺条件为:磷钨酸的负载量为30%,催化剂用量3.3%,n(2-氯吡啶):n(H_2O_2)=1:6.0;反应温度为80℃;反应时间为30 h,收率高达89.8%。     

2-羟基-3-三氟甲基吡啶的合成

以2-氯烟酸为原料,经氟代、水解制备得到目标化合物,收率66.3%。考察了反应时间、反应温度、投料比分别对氟化反应、水解反应的影响。适宜的反应条件为:氟化反应时间为12h,氟化反应温度为60℃,n(2-氯烟酸)∶n(SF_4)=1∶6;水解反应时间为8h,水解温度为70℃,n(2-氯-3-三氟甲基吡啶)∶n(KOH)=1∶2.5。     

V_2O_5/γ-Al_2O_3表面酸性和钒价态的调控及其异丁烷脱氢性能

以γ-Al_2O_3为载体,采用等体积浸渍法制备了负载高分散氧化钒催化剂(V_2O_5/γ-Al_2O_3),并通过K,Ca,Mg对V_2O_5/γ-Al_2O_3的表面酸性及钒价态进行调控,研究催化剂表面酸性改性的变化规律及与异丁烷脱氢活性和选择性之间的构效关系。采用XRD、XPS、N_2吸附-脱附、NH_3-TPD和H_2-TPR等方法对催化剂进行表征。实验结果表明,当氧化钒负载量低于7%(w),氧化钒在氧化铝表面处于良好分散状态时,催化剂保持最佳的反应活性和选择性。表征结果显示,碱金属K对V_2O_5/γ-Al_2O_3表面的酸性和V的还原价态具有显著的调节作用,当K添加量(w)为1.5%时,强酸中心几乎被全部抑制,同时保留了适量的弱酸中心,而V的还原价态由2.87+调至3.95+;在1.5%K-V_2O_5/γ-Al_2O_3催化剂上异丁烷脱氢反应340 min后,异丁烷转化率保持在30%以上,异丁烯选择性保持在97%以上。     

乙醇催化氨化合成2-甲基吡啶和4-甲基吡啶

通过对HZSM-5分子筛进行金属修饰制得一系列催化剂,考察了该系列催化剂对乙醇催化氨化合成2-甲基吡啶和4-甲基吡啶的性能,其中Pb6-Fe0.5-Co0.5/ZSM-5(n(Si)∶n(Al)=200)催化剂的活性最高。同时考察了反应温度、n(氨气)∶n(乙醇)和停留时间对合成反应的影响。实验结果表明,在Pb6-Fe0.5-Co0.5/ZSM-5(n(Si)∶n(Al)=200)催化剂作用下,乙醇催化氨化反应的适宜条件为:催化剂用量30mL、0.1MPa、450℃、n(氨气)∶n(乙醇)=6∶1、停留时间19.2s;在此条件下,乙醇转化率达100.0%,2-甲基吡啶和4-甲基吡啶的总收率达到29.0%。催化剂稳定性实验结果表明,反应进行16h后,2-甲基吡啶和4-甲基吡啶的总收率仍可达23.6%。采用空气氧化法再生催化剂可部分恢复催化剂的活性,反应过程中部分催化剂活性组分被还原和生成积碳是导致催化剂活性下降的原因。     

蒽气相催化氧化制蒽醌表面涂层催化剂的研制

用喷涂方法研制了应用在蒽氧化制蒽醌V_2O_5-TiO_2型表面涂层催化剂。发现催化剂中V_2O_5含量及碱金属盐对催化剂性能有较大影响。该催化剂在反应温度390℃、空速1000h~(-1)、原料气蒽浓度30—40g/m~3、空气条件下,蒽醌收率106.1w％(原料经折纯),产品纯度98.4％。催化剂工业放大制备重复性好,1000小时寿命实验表明:该催化剂性能稳定。催化剂在使用过程须再生,再生周期以15天为宜,再生后的催化剂,可以完全恢复活性。     

TS-1分子筛催化H_2 O_2环氧化苯乙烯制环氧苯乙烷

以 TS-1分子筛为催化剂、H_2O_2为氧化剂、尿素为助剂,进行了苯乙烯环氧化反应制环氧苯乙烷的实验。考察了 n(尿素):n(H_2O_2)、n(苯乙烯):n(H_2O_2)、催化剂用量、溶剂丙酮用量和反应温度对苯乙烯环氧化反应的影响;又考察了水热改性、硅烷化改性、有机碱改性3种改性方法制备的 TS-1催化剂的催化性能。以正丁胺改性的TS-1催化剂的催化性能最佳,苯乙烯环氧化反应的最佳条件:25 mmol苯乙烯,n(尿素):n(H_2O_2)=0.50,n(苯乙烯):n(H_2O_2)苯=3.0,0.15 mol 正丁胺改性的TS-1分子筛0.10 g,丙酮10 mL,反应温度60℃,反应时间10 h。在此条件下,苯乙烯的转化率为28.92%,环氧苯乙烷的选择性为77.59%,H_2O_2的利用率为96.98%。     

负载型双金属催化剂非均相催化甲基橙的氧化分解

以ZnO,Cu(NO_3)_2和MnSO_4等为原料制得ZnO负载铜锰双金属(CMZ)催化剂,并在H_2O_2/NaHCO_3体系中氧化分解甲基橙(MO),通过XPS,AAS,UV-vis等方法分析了CMZ催化剂的组成,考察了反应条件对催化氧化反应的影响,对MO氧化分解原理进行了初步分析。实验结果表明,氧化分解MO适宜的反应条件为:催化剂用量2 g/L,n(H_2O_2)∶n(MO)=160∶1,n(NaHCO_3)∶n(H_2O_2)=1∶1,MO质量浓度20 mg/L,初始pH=8.4,反应温度35℃。在该条件下,反应120min后MO的氧化分解率达到81.17%。该体系适合处理碱性MO废水。     

V-Cr-P-O/SiO_2高分散催化剂催化甲基吡啶氨氧化反应

根据甲基吡啶衍生物中3种甲基吡啶脱α氢活性的差别,研制了对3-甲基吡啶(3-MPy)氨氧化反应选择性和收率都较高的V-Cr-P-O/SiO2系流化床氨氧化催化剂,并利用XRD,DTA,BET等技术对催化剂进行了表征。结果表明,该催化剂用于3-甲基吡啶气相氨氧化反应,连续使用210 h后,催化剂的比表面积、孔径分布和催化剂组分的分散度等变化很小,且无积碳现象,说明催化剂稳定性好,寿命较长。采用该催化剂,考察了原料摩尔比、反应温度等条件对产物收率和选择性的影响,得出了适宜的反应条件:n(空气)/n(3-MPy)为32.6、n(氨)/n(3-MPy)为4.6、反应温度360℃,在该条件下,烟腈的摩尔收率可达97.2％。经气相色谱检测,烟腈纯度大于99.0％。     

H_5PMo_(10)V_2O_(40)/CNTs的制备及催化氧气氧化脱硫性能

以碳纳米管为载体(CNTs),采用浸渍法制备了新型催化剂H_5PMo_(10)V_2O_(40)/CNTs,并对所制备催化剂进行TEM、XRD、FT-IR和TG表征;以二苯并噻吩的正十二烷溶液为模拟油,氧气为氧化剂,评价H_5PMo_(10)V_2O_(40)/CNTs的催化氧化脱硫活性;考察了反应温度、反应时间、氧气分压和催化剂用量对该氧化脱硫反应的影响。结果表明,负载的H_5PMo_(10)V_2O_(40)依然保持了原有的Keggin结构,且H_5PMo_(10)V_2O_(40)/CNTs具有较高催化模拟油氧化脱硫活性;在反应温度125℃、反应时间4h、氧气分压0.3 MPa、模拟油15mL、催化剂用量0.02g时,二苯并噻吩的脱除率达到99.3%,催化剂重复使用5次,催化剂活性没有明显的下降。讨论了氧气为氧化剂H_5PMo_(10)V_2O_(40)/CNTs催化氧化脱硫的可能反应机理。     

V_2O_5-TiO_2系催化剂载体钠迁移的扫描电镜和能谱分析

用扫描电镜和能谱仪对V_2O_5-TiO_2/a-Al_2O_3催化剂反应前后的显微形貌和组成进行观察和分析,观察到催化剂由于在反应器热点区长期受热,制备载体所用粘结剂成份中的钠离子向催化剂表面迁移,与活性组份作用,形成钒酸钠针状物,从而影响了催化剂的反应性能。     

2’-羟基联苯基-2-次膦酸的合成

以2-羟基联苯(OPP)和三氯化磷为原料,采用两步法合成了新型阻燃剂中间体2’-羟基联苯基-2-次膦酸(HBP)。通过正交实验确定的适宜工艺条件为:m(催化剂):m(OPP)=0．006:1,n(PCl3):n(OPP)= 1．4:1;PCl2先在80℃滴加70％,剩余部分在180℃滴加,然后升温到220℃并维持反应2 h。在上述条件下,OPP的转化率达99％以上,HBP收率达93％以上,产物经熔点测定和红外表征确认。     

V_2O_5催化烷基化合成2,3,5-三甲基苯酚的研究

制备并考察了甲醇烷基化法合成2,3,5-三甲基苯酚系列固体酸催化剂,筛选出烷基化反应适宜的催化剂,对催化剂载体进行了扩孔实验,并进行了烷基化反应工艺条件的优化研究。筛选出的催化剂以V2O5为主催化剂,Cr2O3为助催化荆,γ-Al2O3为载体。实验结果表明,载体的孔结构对产物的选择性有明显的影响;最优工艺条件:反应温度350℃、液态空速0.29 h-1、n(3,5-二甲基苯酚)/n(甲醇)/n(水)=1/2/1;原料3,5-二甲基苯酚的转化率达95.89％,目的产物2,3,5-三甲基苯酚的收率为70.92％。     

Ru-Pd双金属负载型催化剂对吡啶和甲基吡啶催化加氢反应研究

制备了Ru／Ae,Pd／Ac,Ru-Pd／Ac,Ru-Pt/γ-Al2O3(Ac为活性炭)等单金属和双金属负载型催化剂,用XRD和XPS对催化剂进行表征。结果表明,Ru-Pd／Ac催化剂的分散度和还原度均比Ru／Ac催化剂高。研究了吡啶在这些催化剂上的加氢活性,考察了反应条件对毗啶加氢的影响,并对吡啶及甲基吡啶在Ru-Pd／Ac双金属催化剂上的加氢活性进行了比较研究。结果表明,双金属Ru-Pd／Ac和Ru-Pt/γ-Al2O3催化剂对吡啶和2-甲基吡啶有很高的加氢活性,加氢活性强弱顺序为:2-甲基吡啶>吡啶>4-甲基吡啶>3-甲基吡啶。吡啶和2-甲基吡啶在n(Ru+Pd)／n(底物)=3／1 000-4／1 000、100~150℃、3 MPa条件下,加氢转化率均可达100％,生成的六氢吡啶和2-甲基六氢吡啶的选择性为100％。     

Al_2O_3催化剂催化呋喃与H_2S反应制备噻吩

研究了呋喃与H2S在不同温度下焙烧的Al2O3催化剂上反应制备噻吩。实验结果表明,Al2O3催化剂的焙烧温度为550℃时,在液态空速0.2h-1、n(H2S)∶n(呋喃)=10、反应温度500℃的条件下,目标产物噻吩的收率达到90.2%。采用X射线衍射和BET方法对不同温度下焙烧的Al2O3催化剂的晶相结构和比表面积进行了表征,表征结果显示,随焙烧温度的升高,Al2O3的晶相结构由γ-相向α-相转变,同时比表面积由226.13m2/g急剧减小到2.22m2/g。采用吡啶吸附傅里叶变换红外光谱对Al2O3催化剂的表面酸性进行了表征,并结合实验数据对反应机理进行了探讨,得出Al2O3催化剂表面上L酸中心是呋喃与HS反应制备噻吩的催化活性位。     

改性HM催化剂上2-甲基萘的择形异丙基化反应

 采用等体积浸渍法制备了不同含量CeO2和MgO复合改性的HM催化剂,以2-甲基萘与异丙醇的异丙基化反应为探针,在固定床反应器上考察其催化性能。结果表明,2-甲基萘择形异丙基化反应的最佳条件是反应压力2 MPa、反应温度200℃、n(2-MN): n(i-PrOH): n(Cyclohexane)=1: 3: 70。在20%质量分数的CeO2改性后的HM催化剂上,在上述最佳反应条件下反应8 h后,2-甲基萘的转化率为37.7%,目的产物2-甲基-6-异丙基萘(2,6-MIPN)的选择性和产率分别为83.0%和28.7%;在加入少量MgO复合改性后的HM催化剂上,2,6-MIPN的选择性达到89.5%。CeO2和MgO的复合改性使分子筛内、外表面的强酸酸量减少,抑制了非择形催化反应的发生,提高了2-甲基-6-异丙基萘的选择性。     

2-氯-6,7-二氢-5H-环戊并[b]吡啶的合成

实验以环戊酮与苄胺为起始原料,经亲核加成、乙酰化、Vilsmeier反应关环合成了第四代抗生素头孢匹罗的重要中间体2-氯-6,7-二氢-5 H-环戊并[b]吡啶,经3步反应制备了2-氯-6,7-二氢-5 H-环戊并[b]吡啶。合成中间产物N-亚环戊基苄胺的较佳条件为:反应温度为117～121℃,n(苄胺)∶n(环戊酮)=1∶1.02,回流反应时间为40min;合成中间产物N-环戊烯基-N-苄基乙酰胺的较佳条件为:加料温度0～5℃,反应温度25℃,n(苄胺)∶n(乙酸酐)=1∶1.1,反应时间14h;合成2-氯-6,7-二氢-5 H-环戊并[b]吡啶的条件为:三氯氧磷加料温度0～5℃,回流反应时间15h,水解温度为40～45℃。三步反应的总收率为45.9%,产品结构经1 H NMR和LC-MS确证。     

固体超强酸SO_4~(2-)/TiO_2-ZrO_2催化合成己二酸二丁酯

研究了SO_4~(2-)/TiO_2-ZrO_2型催化剂的制备及其催化合成己二酸二丁酯反应。考察了催化剂焙烧温度、原料配比、反应时间及催化剂用量等因素对酯化反应的影响,较佳反应条件为:催化剂焙烧温度500℃,催化剂用量5%(以己二酸质量为基准),n(己二酸):n(正丁醇)=1:2．5,正丁醇为带水剂、在回流温度下反应4 h,酯化率可达99．35%。结果表明,SO_4~(2-)/TiO_2-ZrO_2在产物颜色、出水率和催化剂回收等方面明显优于对甲苯磺酸、浓硫酸催化剂。     

合成气直接制取二甲醚的双功能催化剂

采用反应评价并结合ＸＲＤ、ＴＰＲ、吡啶－ＴＰＤ、ＣＯ２－ＴＰＤ、ＸＰＳ等物化测试手段研究了不同制备方法对ＣｕＯ／ＺｎＯ／Ａｌ２Ｏ３催化剂结构和催化性能的影响，揭示了不同方法制备催化剂的特点，发现共沉淀沉积法制备的ＣｕＯ／ＺｎＯ／Ａｌ２Ｏ３催化剂对合成气直接制取二甲醚具有优良的催化性能，ＣＯ转化率达８２％，二甲醚在有机物中选择性为９６％。     

聚甲醛二甲醚合成催化剂的筛选及工艺条件优化

以甲醇和三聚甲醛为原料催化合成聚甲醛二甲醚(DMMn)。在高压反应釜中对金属氧化物、离子交换树脂和分子筛三类固体酸催化剂进行了筛选,并采用吡啶吸附-红外光谱法和BET对活性较好的几种分子筛进行了表征,以得到的较佳催化剂进行优化条件实验。结果表明,HMCM-22分子筛具有较好的催化活性和最佳的DMM2-8的选择性。在最佳反应反应条件:n(甲醇)∶n(三聚甲醛)=1.5∶1,w(cat.)为3%,150℃,反应8 h,DMM2-8的选择性达到63.35%。     

甲磺酸(盐)催化合成巴豆醛缩二乙醇

以甲磺酸和甲磺酸盐为催化剂,由巴豆醛和乙醇合成了巴豆醛缩二乙醇。结果表明,甲磺酸(盐)对巴豆醛与无水乙醇的缩合反应均有较好的催化活性。在n(巴豆醛):n(无水乙醇)=1:6,甲磺酸用量0．5～0．8 mL(占总投料量摩尔比的0.92%～1.4%),回流温度下反应1.0 h时,巴豆醛缩二乙醇的收率可达88．7%。