一种催化碳酸二甲酯与苯酚酯交换合成碳酸二苯酯的多相催化剂

 用浸渍法以SiO2为载体制备了负载型杂多化合物催化剂CuPMo/SiO2，用于DMC和苯酚酯交合成碳酸二苯酯的反应，显示出较高的活性和高选择性. 负载量和煅烧温度煅烧温度影响催化剂活性. 在合适的反应条件下，反应8小时，苯酚转化率可达25.2%，酯交换选择性为99%.     

K-Sn-Pd/SiO2催化剂上甲苯气相乙酰氧基化制乙酸苄酯

 采用分步初湿浸渍法制备了K-Sn-Pd/SiO2催化剂,研究了该催化剂对甲苯乙酰氧基化反应制乙酸苄酯的催化活性. 发现锡氧化物和乙酸钾对催化剂活性有很大的促进作用,而氯离子对催化剂活性有抑制作用,PdCl2和锡氧化物的负载顺序对催化剂的活性有显著的影响. 在先负载PdCl2再负载锡氧化物所得的K-Sn-Pd/SiO2催化剂上,当反应温度为453 K,混合原料气空速为1634 h-1时,甲苯的转化率达到8.00%,乙酸苄酯的选择性为84%.     

Co-Ni／SiO2催化剂催化乙酸重整制氢反应研究

用浸渍法制备了一系列Co-Ni/SiO2催化剂,利用固定床反应器对催化剂在乙酸重整制氢反应中的催化性能进行了测试,详细研究了Co-Ni配比、活性组分负载量,反应温度,空速及水碳比对催化剂活性的影响.实验结果表明,该催化剂能高效催化乙酸重整反应.当Co和Ni摩尔比例为0.5∶1,活性组分质量百分含量为15%时催化剂呈现最好的催化活性,在水碳摩尔比为7.5∶1,温度大于500℃时可使乙酸完全转化,并且氢和二氧化碳选择性均达95%以上.     

TS-1分子筛对固定床中苯酚羟基化反应的催化性能

 制备了用于固定床反应器的负载型TS－1分子筛催化剂,并以苯酚羟基化为探针反应,研究了载体、钛含量和预处理剂等对负载型TS－1分子筛催化性能的影响,考察了固定床反应器中苯酚羟基化反应的工艺条件．结果表明,酸性较强的载体会加剧H2O2的分解,导致苯酚的转化率和H2O2的有效利用率下降;在所研究的ZSM－5,TiO2,Al2O3,ZrO2,SiO2和硅藻土载体中,硅藻土具有最好的催化性能;催化剂的活性与骨架钛含量有关;用HNO3,KAc,NaAc,NH4Ac和NH4Cl处理过的催化剂,活性和选择性得到提高,而用NH3·H2O,Na2CO3和Na3PO4等碱性物质处理后,催化剂的活性则下降;溶剂、反应温度、原料空速和苯酚／H2O2摩尔比对苯酚羟基化反应有很大影响．以丙酮为溶剂,在苯酚／H2O2摩尔比为3,反应温度为84℃,WHSV为8．46h－1的反应条件下,苯酚转化率、H2O2转化率、苯二酚选择性以及H2O2的有效利用率可分别达到27．7％,94．8％,97．7％和75．1％．     

Pd-Sn-K/SiO2催化剂上甲苯气相氧乙酰化反应

 在常规固定床流动反应体系中研究了Pd-Sn-K/SiO2催化剂上气/固相氧化条件下甲苯与乙酸一步合成乙酸苄酯的反应. 结果表明,金属态钯是催化甲苯氧乙酰化合成乙酸苄酯的高活性组分,锡化合物的存在可明显提高催化剂的活性. 催化剂的活性与制备方法密切相关,用H2将SiO2上负载的钯化合物还原之后再负载锡化合物所得催化剂的活性较高. XRD分析结果表明,钯还原前负载锡化合物所得催化剂的活性大幅度降低的原因在于Pd和Sn形成了金属间化合物. 使用Pd/SiO2质量比为0.015, K∶Sn∶Pd摩尔比为27∶3∶1的Pd-Sn-K/SiO2催化剂,在反应温度为180 ℃,混合原料气甲苯∶乙酸∶氧气∶氮气摩尔比为1∶4∶1∶4以及空速为 1680 h-1的条件下,甲苯转化率可达25.3%, 乙酸苄酯选择性为91%. 以TiO2和ZrO2代替SiO2载体,或以其它变价金属氧化物代替Sn氧化物助剂或金属钯,均未发现有更好的催化效果.     

HMCM-56分子筛负载磷钨酸催化苯酚与异丙醇烷基化反应

采用浸渍法制得了负载量不同的PW/MCM-56分子筛催化剂,并用X射线衍射(XRD)、NH_3化学吸附表征了催化剂的结构,在自制反应装置上完成苯酚与异丙醇烷基化反应,以此评价负载磷钨酸的MCM-56分子筛的催化活性。表征结果显示,磷钨酸能很好地分散在HMCM-56分子筛的表面,强酸中心酸强度有所增加,过高的负载量降低酸量及酸强度。实验结果表明,PW/MCM-56分子筛催化剂活性随着负载量的增加有所提高,负载量为10%的PW/MCM-56分子筛催化剂上,在温度220℃,异丙醇与苯酚进料配比0.8,空速为3.0 h~(-1)的条件下,苯酚转化率最高,对、邻异丙基苯酚总选择性接近80%。     

铜基催化剂上甘油脱水制备羟基丙酮

采用共沉淀法制备了一系列铜基催化剂,在N2中于高压釜中,考察了其催化甘油脱水制备羟基丙酮的反应性能.结果表明,Cu/SiO2催化剂具有较高的催化甘油脱水活性,但目的产物羟基丙酮易与反应产生的H2生成1,2-丙二醇,使得羟基丙酮选择性不高.因此,在固定床反应器上详细考察了在优选的Cu/SiO2催化剂上反应气氛、温度和空速...     

H6PMo9V3O40/SiO2催化剂催化酚类化合物选择性硝化

为创建洁净高效的酚类化合物硝化工艺,以杂多酸H6PMo9V3O40(PMAV3)为活性组分,硅胶为载体,浸渍法制备了负载型催化剂PMAV3/SiO2,采用红外光谱、X射线衍射谱、N2吸附-脱附法及TG-DSC分析等测试技术对该催化剂的结构及热稳定性进行了表征;考察了该催化剂对多种酚类化合物硝化反应的催化性能。结果显示,该催化剂对多种酚类化合物的硝化反应具有很强的催化活性和区域选择性,产率为83.7%~94.5%,其中苯酚、邻甲酚、邻氯苯酚和邻氟苯酚以邻位硝化产物居多,水杨酸的对位硝化产物占绝对优势;负载催化剂的织构性质与载体相近,但随负载量增加,比表面积逐渐降低;PMAV3/SiO2的热稳定性好于本体PMAV3。催化剂回收容易,重复使用5次,活性基本不变。     

In对Ni/SiO2催化剂苯甲醚加氢脱氧性能的影响:苯环加氢及 C-C键氢解的抑制作用

由可再生木质素基生物质油加氢脱氧制三苯(苯、甲苯及二甲苯)及燃油可减少对化石能源依赖、缓解环境问题,加氢脱氧催化剂的研究开发为众多学者密切关注.我们以低成本金属Ni为加氢脱氧活性组分,采用金属In对金属Ni催化剂进行改性,旨在增加以苯甲醚为模型反应物加氢脱氧中的三苯收率、降低金属Ni的C-C键氢解及甲烷化活性,提高反应过程中碳收率、降低耗氢量.采用等体积浸渍-程序升温还原法制备了Ni/SiO2及Ni-In/SiO2催化剂,研究了Ni/In比及Ni含量对In改性Ni/SiO2催化剂结构和苯甲醚加氢脱氧性能的影响,利用H2-TPR,H2化学吸附,XRD,NH3-TPD,XPS,TEM及N2物理吸附-脱附等手段对催化剂及其前驱体进行了表征,采用石英管固定床反应器在300°C、常压、H2/苯甲醚摩尔比25及苯甲醚重时空速0.4 h-1的反应条件下考察了催化剂苯甲醚加氢脱氧性能,分析了催化剂结构与性能之间的关系.H2-TPR结果显示,金属In的加入抑制了催化剂前驱体中Ni物种的还原.XRD,H2化学吸附,HAADF-STEM-EDS及XPS等结果表明,经450°C还原制备的Ni-In/SiO2双金属催化剂中Ni和In接触紧密.In的加入明显降低了催化剂表面金属Ni的活性位数量;并且,Ni/In比越低Ni-In/SiO2催化剂H2化学吸附量越小.XPS结果还显示,Ni-In/SiO2催化剂中存在金属In向Ni转移电子.上述结果说明,在Ni-In/SiO2催化剂中金属Ni与In存在较强的相互作用.在苯甲醚加氢脱氧反应中,与Ni/SiO2催化剂相比,Ni-In/SiO2催化剂虽因表面Ni密度较低而具有较低苯甲醚转化率,但其苯环加氢、C-C键氢解及CO甲烷化活性较低,因而具有较高的三苯及环己烷选择性;并且,随Ni/In比的降低(即In含量的增加),Ni-In/SiO2催化剂的加氢、氢解及甲烷化能力呈减弱趋势.随Ni质量含量提高,Ni-In/SiO2双金属催化剂上苯甲醚转化率提高,但对三苯选择性及C-C键氢解能力影响不明显.经分析认为,与Ni/SiO2相比,Ni-In/SiO2催化剂较低的苯加氢及C-C键氢解活性与In对表面连续Ni位隔离作用及金属镍位电子云密度提高有关.在优化的反应条件下,Ni质量含量为40%、Ni/In比为40的Ni-In/SiO2催化剂上三苯收率为60.4%,高于相同Ni质量含量Ni/SiO2催化剂上三苯收率(51.6%).     

一步法合成二甲醚整体式催化剂的制备及反应性能研究

以蜂窝陶瓷为载体、γ-Al₂O₃为惰性涂层、C301/HZSM-5为活性组分制备出一种整体式合成二甲醚催化剂。BET、XRD和SEM分析结果表明,活性组分均匀负载在载体表面上,催化剂具有良好的结构和织构特点。在固定床反应器中考察了整体式催化剂上CO加氢一步法合成二甲醚的反应性能,并与C301/HZSM-5颗粒（粉末）催化剂进行了比较。在温度260℃、压力4.0MPa、合成气空速1500mL/(g·h)的条件下,整体式催化剂上CO转化率达到79.62%,二甲醚选择性为70.58%,分别比C301/HZSM-5颗粒催化剂高出7.78%和9.44%。100h的稳定性实验结果表明,整体式催化剂可以保持较高的活性和选择性,而颗粒状催化剂的活性有明显的下降。
     

负载铯催化剂上苯酚与甲醇醚化制苯甲醚

研究了不同酸碱中心、载体、前躯体和负载量对负载铯催化剂上苯酚与甲醇醚化制苯甲醚反应行为的影响。结果表明,碱性中心比酸性中心具有更高的苯甲醚选择性,碱性中心的阳离子影响催化剂的苯甲醚选择性。载体影响铯离子的电子结合能,从而影响催化剂的醚化活性;铯离子的电子结合能越低,催化剂醚化活性越低;载体影响催化剂强碱性位数量,从而影响苯甲醚选择性;强碱性位数量越多,副反应越容易发生,苯甲醚选择性越低。不同前躯体制备的Cs/Si O2由于表面相对铯原子数量不同而活性不同;Cs/Si O2的单层负载量为1.0 mmol/g,超过单层负载量后催化剂的平均活性显著下降。     

油水两相体系中非晶态NiB/SiO_2-Al_2O_3对生物油模型化合物的加氢脱氧研究

制备了负载型的非晶态NiB/SiO_2-Al_2O_3催化剂,利用XRD、TEM、N2吸附-脱附和XPS表征手段对其进行了分析,并考查了催化剂在油水两相体系中对生物油模型化合物苯甲醚和愈创木酚的加氢脱氧性能。结果表明,在B的修饰作用下,Ni处于富电子状态,从而导致非晶态NiB/SiO_2-Al_2O_3催化剂的加氢脱氧活性明显高于晶态Ni/SiO_2-Al_2O_3催化剂。提高催化反应温度和延长反应时间有利于愈创木酚和苯甲醚的加氢脱氧转化。在实验结果的基础上,对愈创木酚和苯甲醚的加氢脱氧反应路径进行了分析,为生物油加氢脱氧反应机理提供了参考依据。     

Cu+/SiO2-ZrO2催化剂的制备及其催化甲醇氧化羰基化性能

采用溶胶-凝胶法制备了SiO₂-ZrO₂复合氧化物载体,通过和CuCl₂进行离子交换制备了Cu⁺/SiO₂-ZrO₂催化剂,并研究其催化甲醇液相氧化羰基化合成碳酸二甲酯性能。结果表明,Zr以离子形式进入无定型SiO₂骨架结构中形成Si－O－Zr键,同时产生较强的B酸中心。CuCl₂通过热处理自还原为CuCl分散在SiO₂-ZrO₂载体表面,并与载体表面B酸发生离子交换形成Cu⁺物种,从而保留了活性金属组分Cu,脱除大部分的Cl元素,改善催化剂失活和设备腐蚀等问题。当焙烧温度为450℃时,催化剂表现出良好的催化活性,CH₃OH转化率、DMC选择性和时空收率分别达到10.0%、79.4%和1.45g/(g·h)。
     

金属助剂对Ni/SiO2催化剂苯甲醚加氢脱氧性能的影响

采用等体积浸渍法制备了Ni/SiO₂及Ni与金属助剂M（M=Fe、Co、Cu、Zn及Ga）物质的量比为30的Ni基双金属催化剂（记作Ni₃₀M/SiO₂）,利用H₂-TPR、XRD、H₂化学吸附、NH₃-TPD以及N₂物理吸附-脱附等手段对催化剂进行了结构表征,研究了不同助剂对催化剂结构与苯甲醚加氢脱氧性能影响。结果发现,金属助剂影响了催化剂前驱体中镍物种的还原性能,表明金属助剂及镍之间存在一定相互作用。Ni₃₀M/SiO₂中Ni-M双金属晶粒粒径和Ni/SiO₂中金属Ni晶粒粒径相近。由于表面张力较低的金属会在双金属晶粒表面富集,Ni₃₀M/SiO₂的H₂化学吸附量不同程度地低于Ni/SiO₂。另外,Ni₃₀M/SiO₂催化剂的酸量（尤其较弱酸中心酸量）高于Ni/SiO₂。在300℃、常压、苯甲醚质量空速1.0 h^-1及H₂与苯甲醚物质的量比为25：1条件下考察了各催化剂苯甲醚的加氢脱氧性能。Ni₃₀M/SiO₂上苯甲醚转化率不同程度低于Ni/SiO₂,原因在于Ni₃₀M/SiO₂催化剂H₂化学吸附量较低。Ga及Zn改性催化剂上三苯（包括苯、甲苯及二甲苯）选择性分别为81.7%和76.8%,高于Ni/SiO₂（71.5%）,且Ni₃₀Ga/SiO₂及Ni₃₀Zn/SiO₂上三苯收率（分别为65.0%及63.8%）高于或接近于Ni/SiO₂（63.7%）。Ni/SiO₂及Ni₃₀M/SiO₂催化剂中,Ni₃₀Zn/SiO₂具有较高甲基转移能力及较低C-C键氢解活性。从提高碳收率、降低耗氢量角度而言,Ni₃₀Zn/SiO₂具有较佳的加氢脱氧性能,与Ni和Zn之间作用及Zn亲氧性高于Ni有关。     

硅胶键合膦的制备及其对铑络合物催化1-辛烯氢甲酰化反应的影响

以硅胶为载体, 采用键合接枝法将2-(二苯膦基)乙基三乙氧基硅烷(DPPES)共价键合于硅胶表面, 制备了性能优良的硅胶键合型膦配体(以SiO₂(PPh₂)表示). 以SiO₂(PPh₂)为配体, Rh(acac)(CO)₂ (acac:乙酰丙酮)为催化前体, 负载铑膦络合物催化剂(SiO₂(PPh₂)/Rh)在1-辛烯氢甲酰化反应中原位生成. 对生成的负载型催化剂和硅胶键合型膦配体进行了傅里叶变换红外(FTIR)光谱表征, 考察了膦/铑摩尔浓度比([P]/[Rh])、温度等因素对铑催化的长链1-辛烯氢甲酰化反应的影响. 结果表明, 膦/铑摩尔浓度比的增加能显著提高反应的成醛选择性, 降低铑的流失. 在[P]/[Rh]=12、363 K、2.0 MPa、1.5 h 的温和反应条件下, 1-辛烯转化率和成醛选择性分别可达98.4%和95.3%, 其催化活性与DPPES或三苯基膦(TPP)作配体时的均相铑催化相近. 催化剂循环4 次后, 反应活性无明显下降, 1-辛烯转化率均在97.0%左右, 经电感耦合等离子体原子发射光谱(ICP-AES)检测,有机相中铑流失低于0.1%.     

气相法合成偏二氯乙烯的高稳定CsNO3/SiO2催化剂

用浸渍法制备CsNO₃/SiO₂催化剂,用于气相催化裂解1, 1, 2-三氯乙烷(TCE)制偏二氯乙烯(VDC)反应,考察了反应温度对CsNO₃/SiO₂催化剂失活的影响。研究发现,在较低反应温度( < 350 ℃)时, CsNO₃/SiO₂催化剂容易失活,在较高反应温度(> 400 ℃)时催化剂的活性较高且不易失活。反应后CsNO₃/SiO₂催化剂中CsNO₃物种转变为CsCl,催化剂表面存在积炭。导致催化剂失活的主要原因不是Cs物种转变和积炭,而是含氯反应产物在低温反应时难以从催化剂表面脱附。这些含氯反应产物能够高温脱附,从而使低温反应失活的催化剂再生。CsNO₃/SiO₂催化剂在400 ℃下100 h寿命实验中, TCE转化率和VDC选择性分别稳定为98%和78%,具有较好的工业应用前景。     

金属氧化物和盐催化剂上尿素与甲醇合成碳酸二甲酯

在高压釜中采用金属氧化物和盐作为催化剂由尿素与甲醇合成碳酸二甲酯。结果表明,含有结晶水的金属盐比无结晶水金属盐和金属氧化物具有更好的催化活性。采用羟基化合物与硝酸锌组成的二元催化剂,其催化活性显著高于单一催化剂;羟基与硝酸锌之间具有协同催化作用。其中,硝酸锌与SiO2组成的二元催化剂活性最高;硝酸锌与SiO2的质量比为2时,DMC收率可达4.5%。     

新型Brnsted-Lewis酸性催化剂LaPW_(12)O_(40)/SiO_2制备及其在催化酯化反应合成生物柴油中的应用

以十二磷钨杂多酸(Tungstophosphoric acid,H_3PW_(12)O_(40))为基体,分别通过普通浸渍法、溶胶凝胶法和超声浸渍法进行了La3+改性作用,合成了三种固体酸催化剂A-LaPW_(12)O_(40)、B-LaPW_(12)O_(40)/Si O2和C-LaPW_(12)O_(40)。采用X射线荧光光谱(XRF)、孔径比表面积测定、X射线粉末衍射(XRD)、透射电镜(TEM)、红外光谱(FT-IR)、热重(TG)、N2吸附-脱附、NH3程序升温脱附(NH3-TPD)、吡啶吸附红外光谱(Py-FTIR)、X射线光电子能谱(XPS)等方法对合成的催化剂进行了表征,并比较了以上催化剂在用于催化以油酸和甲醇为反应物经酯化反应合成生物柴油时的活性和稳定性。结果表明,B-LaPW_(12)O_(40)/Si O2具有最高催化活性,当甲醇与油酸的物质的量比为8∶1,催化剂用量为反应物总质量的2%,反应温度为65℃,反应1 h后,油酸的转化率即高达93%。循环使用B-LaPW_(12)O_(40)/Si O2催化剂六次后,油酸的转化率仍高达86.4%。B-LaPW_(12)O_(40)/Si O2的高催化活性和稳定性可归因于在溶胶凝胶的转化过程中,作为硅源材料的四乙氧基硅(TEOS)易在酸性条件下发生水解反应形成Si O2网络,进而Si O2网络中的硅醇键与H_3PW_(12)O_(40)中的H+发生配位作用,生成具有强静电吸附力的(≡Si-OH2+)(H2PW12O-40)络合物。随着该络合物的形成,促进了La3+在Si O2表面的吸附而堵塞了H_3PW_(12)O_(40)的孔道结构,抑制了H_3PW_(12)O_(40)颗粒在焙烧过程中进一步聚集长大。Si O2将作为载体并以干凝胶状态存在于B-LaPW_(12)O_(40)/Si O2催化剂中,由于Si O2凝胶的高比表面积而使B-LaPW_(12)O_(40)/Si O2具有了较大的比表面积,从H_3PW_(12)O_(40)的1.4 m2/g增加至31.3 m2/g。并且,通过吡啶吸附红外光谱确定B-LaPW_(12)O_(40)/Si O2为Br9nsted-Lewis酸型固体酸,由于Br9nsted酸位易与酯化反应过程中生成的水发生水合反应而失活,因而Lewis酸位的形成有助于减少催化剂的失活现象发生。Lewis酸位的出现可归因于(≡Si-OH2+)(H2PW12O-40)与吸附在其表面的具有强吸电子作用的La3+发生键合作用后生成了LaPW_(12)O_(40)/Si O2。     

KBr催化剂上DMC与苯酚甲基化合成苯甲醚的反应机理研究

结合原位FT-IR,热力学分析及反应规律研究了KBr催化剂上碳酸二甲酯（DMC）氧位甲基化苯酚合成苯甲醚的反应机理。FT-IR显示KBr催化剂高于100℃活化苯酚生成酚盐,但至200℃也不活化DMC。共吸附的FT-IR及反应数据均显示苯甲醚高于150℃时生成。反应中检测到少量羰基甲氧基化产物苯基甲基碳酸酯（MPC）先于苯甲醚而生成,结合热力学计算及MPC分解转化的实验结果分析,生成MPC的反应是与生成苯甲醚的甲基化反应并行的可逆副反应。甲基化反应的机理为苯酚先被去质子化而形成酚盐,高于150℃时,酚盐的酚氧负离子亲核进攻DMC的甲基碳而生成苯甲醚。     

碳酸二甲酯与苯酚酯交换合成碳酸二苯酯的热力学性质及均相催化剂

在298.15K,101.325kPa条件下,液态碳酸二甲酯(DMC)的标准Gibbs自由能和熵分别估算为-472.3kJ*mol-1和245.2J*mol-1*K-1.在298K～523K计算了由DMC和苯酚生成碳酸二苯酯(DPC)和苯甲醚反应的热力学性质(ΔrH0m,ΔrS0m,ΔrG0m和平衡常数).计算出的热力学性质表明,DMC和苯酚酯交换合成DPC反应是吸热的,并且在热力学上是不利的.研究了n-Bu2SnO, Ti(OC4H9)4, AlCl3和ZnCl2四种酯交换法合成DPC反应的催化剂,其中n-Bu2SnO具有最高的催化活性.热力学计算和实验结果均表明,合成DPC反应的最佳温度为453K.当以n-Bu2SnO为催化剂,n(苯酚)∶n(DMC)＝4∶1时,DPC的产率和选择性分别为43.0%和88.7%.