本文關鍵詞：粘土負載金屬氧化物催化丙三醇脫水氧化反應的活性位及作用的研究

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【摘要】：丙三醇是生物柴油、肥皂生產工業(yè)和脂肪酸生產工業(yè)的副產物,是一種綠色、可再生的資源。以丙三醇為原料合成丙烯醛、丙烯酸等高附加值化學品已經成為研究熱點。但是在丙三醇脫水反應制備丙烯醛和丙三醇脫水氧化反應制丙烯酸的過程中,對影響脫水、氧化的催化劑的活性位點的研究仍然較少。粘土催化劑是一種良好的固體酸催化劑,具有可調變的結構和活性位點。本課題設計利用粘土催化劑和粘土催化劑負載金屬氧化物催化丙三醇脫水、丙三醇脫水氧化反應,并研究催化過程中催化劑的活性位點以及其對反應的作用。本課題使用不同的酸改性調變海泡石的比表面積、孔道以及酸性位的強度和類型,將酸改性海泡石作為固體酸催化劑應用于丙三醇催化脫水反應。然后,將催化脫水效果最好的酸改性海泡石催化劑為基底,負載氧化釩,作為催化劑催化丙三醇脫水氧化反應。為了考察不同種類的酸以及不同濃度的該酸對海泡石結構和酸性的酸類型和酸強度的影響,選用了鹽酸、硫酸、乙酸和磷酸四種不同強度的酸對海泡石進行酸處理,并研究酸改性海泡石催化丙三醇脫水反應的催化性能。酸改性增大了海泡石的比表面積,改變了孔道分布,減弱了酸強度,增加了Br?nsted與Lewis酸性位的量。在反應溫度為320 oC,載氣空氣流速為20ml/min,原料為15 wt.%丙三醇的反應條件下,2mol/L鹽酸酸改性的海泡石(SPA-2)的催化效果最好:丙三醇的轉化率為92.9%,丙烯醛的選擇性為59.4%。用2mol/L SPA-2作為基底,通過浸漬法負載不同含量的氧化釩,考察在相同催化反應條件下,不同焙燒溫度和不同釩負載量對丙三醇脫水氧化反應的催化效果。結果表明,在焙燒溫度為400oC,釩負載量為0.5wt.%的催化劑(0.5%V/SPA-2@400)的脫水氧化效果最好,丙三醇的轉化率為93.0%,丙烯酸的選擇性為3.9%,丙烯醛的選擇性為41.8%。在對催化劑活性位的研究中發(fā)現(xiàn),酸改性有助于提高海泡石的活性位,降低酸強度和改變酸性位(Br?nsted與Lewis)比例,從而提高丙三醇的轉化率以及丙三醇脫水產物丙烯醛的選擇性。在對催化劑表面負載的氧化釩的研究中發(fā)現(xiàn),適量負載氧化釩有助于丙烯醛氧化為丙烯酸,而氧化釩含量過高則降低了丙烯酸的產率。酸改性海泡石催化劑仍然存在積碳和失活的問題。在對積碳的研究中發(fā)現(xiàn),積碳主要集中在催化劑表面和孔道中,從而影響酸性位的活性,降低催化反應效果。
【關鍵詞】：丙三醇 海泡石 酸改性 脫水反應 脫水氧化反應 丙烯醛
【學位授予單位】：浙江工業(yè)大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：O643.36;TQ203.2
【目錄】：

• 摘要8-10
• ABSTRACT10-12
• 第一章 緒論12-28
• 1.1 丙三醇的合成與應用12-13
• 1.2 丙烯醛的合成13-14
• 1.2.1 丙烯氧化法13
• 1.2.2 丙烷氧化法13
• 1.2.3 丙三醇脫水法13-14
• 1.2.4 其他14
• 1.3 丙烯酸的合成14-16
• 1.3.1 丙烯氧化法14-15
• 1.3.2 丙烷氧化法15
• 1.3.3 丙三醇脫水氧化法15-16
• 1.4 丙三醇脫水氧化反應及催化劑16-25
• 1.4.1 丙三醇脫水反應16-18
• 1.4.2 丙三醇脫水反應催化劑18-23
• 1.4.3 丙三醇脫水氧化反應23-24
• 1.4.4 丙三醇脫水氧化反應催化劑24-25
• 1.5 海泡石的性質及其應用25-26
• 1.6 課題研究目的和內容26-28
• 第二章 實驗部分28-33
• 2.1 實驗儀器和藥品28-29
• 2.2 催化劑的表征29-30
• 2.2.1 X射線粉末衍射29
• 2.2.2 X射線熒光光譜29
• 2.2.3 SEM電子掃描顯微鏡29
• 2.2.4 熱重分析29
• 2.2.5 傅立葉變換紅外光譜29
• 2.2.6 N_2物理吸脫附29-30
• 2.2.7 NH_3程序升溫脫附30
• 2.2.8 吡啶吸附紅外30
• 2.3 產物分析與計算30-33
• 第三章 酸改性海泡石催化劑的制備、表征與催化性能33-63
• 3.1 酸改性海泡石的制備33
• 3.2 不同酸改性海泡石33-56
• 3.2.1 一元酸改性海泡石催化劑33-44
• 3.2.2 二元酸改性海泡石催化劑44-48
• 3.2.3 有機酸改性海泡石催化劑催化性能和表征48-52
• 3.2.4 三元酸改性海泡石催化劑的催化性能和表征52-56
• 3.3 酸改性海泡石催化劑應用于丙三醇脫水活性位及機理56
• 3.4 酸改性海泡石催化劑的穩(wěn)定性與積碳分析56-61
• 3.5 本章小結61-63
• 第四章 酸改性海泡石負載氧化釩催化劑的制備、表征與催化性能63-70
• 4.1 酸改性海泡石負載氧化釩催化劑的制備63
• 4.2 不同焙燒溫度對氧化釩負載酸改性海泡石的影響63-66
• 4.2.1 不同焙燒溫度下氧化釩負載酸改性海泡石催化劑的催化性能63-64
• 4.2.2 不同焙燒溫度下氧化釩負載酸改性海泡石催化劑的表征64-66
• 4.3 不同釩負載量對氧化釩負載酸改性海泡石的影響66-68
• 4.3.1 不同釩負載量下氧化釩負載酸改性海泡石催化劑的催化性能66
• 4.3.2 不同釩負載量下氧化釩負載酸改性海泡石催化劑的表征66-68
• 4.4 酸改性海泡石負載氧化釩應用于丙三醇脫水氧化活性位及機理68
• 4.5 本章小結68-70
• 第五章 結論與展望70-72
• 參考文獻72-79
• 作者簡歷79-80
• 致謝80

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本文編號：1002776