本文關(guān)鍵詞：固體堿的制備及催化乙醇轉(zhuǎn)丁醇的性能研究

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【摘要】：固體堿材料因其對環(huán)境友好、且在溫和條件下表現(xiàn)出良好的催化活性而受到學(xué)術(shù)界的廣泛關(guān)注。鎂鋁復(fù)合氧化物具有中等堿強(qiáng)度和弱酸性,在乙醇催化制備丁醇的體系中表現(xiàn)出良好的催化活性。本文第一部分采用十六烷基三甲基溴化銨(CTAB)為模板劑,氨水為沉淀劑,酒石酸為絡(luò)合助劑,以硝酸鎂和硝酸鋁為原料制備了4種不同Mg/Al比例的鎂鋁復(fù)合氧化物。所得樣品通過X射線衍射(XRD)、傅里葉紅外(FTIR)、氮?dú)馕摳綄嶒�、熱�?TG)、CO_2-TPD和NH_3-TPD等對其結(jié)構(gòu)性質(zhì)進(jìn)行了表征。結(jié)果表明,酒石酸輔助CTAB導(dǎo)向介孔結(jié)構(gòu),特別是酒石酸的加入有效限制了鎂鋁復(fù)合氧化物的顆粒大小,從而堆積形成介孔結(jié)構(gòu)。所得鎂鋁氧化物的比表面積在160 m~2g~(-1)左右,孔體積約為0.6 cm~3g~(-1),孔徑分布較為均勻。通過固定床催化裝置考查了其催化乙醇轉(zhuǎn)丁醇的性能,乙醇轉(zhuǎn)化率達(dá)到64.0%,丁醇的選擇性達(dá)78.0%。第二部分以擬薄水鋁石Al_2O_3·nH_2O(n=0.08-0.62)為載體,通過與堿(堿土)金屬硝酸鹽,CTAB和檸檬酸混合塑型、焙燒后得到條形的負(fù)載堿(堿土)金屬氧化物的介孔γ-Al2O3催化劑。該方法操作簡單,反應(yīng)條件溫和,特別是一步成型制備出條狀催化劑,更加適于工業(yè)化生產(chǎn)。本章共考查了K、Ca、Na、Mg四種堿(堿土)金屬氧化物對乙醇轉(zhuǎn)丁醇的影響,結(jié)果表明,氧化鉀和氧化鈣修飾的氧化鋁表現(xiàn)出較好的催化活性,乙醇轉(zhuǎn)化率可達(dá)28.5%,丁醇選擇性達(dá)到59.7%。第三部分以酒石酸鈉為絡(luò)合劑,十六烷基三甲基溴化銨(CTAB)為軟模板劑,分別以尿素和氨水作為沉淀劑,通過水熱沉淀法制備了介孔MgO。酒石酸根與鎂離子的絡(luò)合限制了氧化鎂的顆粒尺寸,從而形成了納米級的氧化鎂顆粒并堆積形成介孔結(jié)構(gòu)。通過X射線粉末衍射(XRD),傅里葉紅外光譜(FT-IR),透射電鏡(TEM),掃描電鏡(SEM)與N_2等溫吸附等對材料的結(jié)構(gòu)及形貌進(jìn)行了表征。結(jié)果表明,所得介孔氧化鎂的介孔結(jié)構(gòu)是由氧化鎂一級顆粒尺寸所決定的。以尿素為沉淀劑時,制得的氧化鎂的顆粒尺寸為20nm左右,堆積形成的介孔孔徑為10nm,比表面積達(dá)到131 m~2·g~(-1);而以氨水為沉淀劑時,所得氧化鎂的顆粒在40nm左右,堆積形成的介孔氧化鎂的最可幾孔徑為38nm,比表面積為101m~2·g~(-1)。
【關(guān)鍵詞】：乙醇 丁醇 鎂鋁復(fù)合氧化物 固體堿 介孔氧化鎂
【學(xué)位授予單位】：曲阜師范大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：O643.36
【目錄】：

• 摘要3-4
• Abstract4-8
• 第一章 緒論8-14
• 1.1 固體堿及介孔固體堿簡介8
• 1.2 固體堿用于催化乙醇轉(zhuǎn)丁醇8-12
• 1.2.1 現(xiàn)代Guerbet醇縮合機(jī)理與相應(yīng)催化方法9-12
• 1.2.1.1 β-H脫水機(jī)理與該機(jī)理的運(yùn)用9-10
• 1.2.1.1.1 β-H脫水機(jī)理與NaX的改性9
• 1.2.1.1.2 MgO催化劑9
• 1.2.1.1.3 Ni/γ-Al_2O_3催化劑9-10
• 1.2.1.2 固體催化劑表面酸堿中心催化下的Guerbet反應(yīng)機(jī)理及其應(yīng)用10-12
• 1.2.1.2.1 鎂鋁復(fù)合氧化物催化劑10
• 1.2.1.2.2 羥基磷灰石（Ca-HAP）與磷酸鍶羥基磷灰石（Sr-HAP）10-12
• 1.2.1.2.3 Na/ZrO_2催化劑12
• 1.3 本課題選題的意義和創(chuàng)新點12-13
• 1.4 本課題的主要研究內(nèi)容13-14
• 第二章 實驗儀器、藥品及表征方法14-17
• 2.1 實驗儀器14
• 2.2 實驗藥品14-15
• 2.3 表征方法15-16
• 2.3.1 X-射線粉末衍射（XRD）表征15
• 2.3.2 傅里葉變換紅外光譜（FT-IR）表征15
• 2.3.3 比表面和孔徑分析15
• 2.3.4 掃描電子顯微鏡（SEM）表征15
• 2.3.5 透射電子顯微鏡（TEM）表征15
• 2.3.6 差熱及熱失重（TG-DTA）分析15-16
• 2.3.7 CO_2（NH_3）的程序升溫化學(xué)脫除（CO_2-TPD和NH_3-TPD）16
• 2.4 材料的催化活性實驗16-17
• 第三章 鎂鋁復(fù)合氧化物的制備及催化運(yùn)用17-26
• 3.1 引言17
• 3.2 材料制備17
• 3.3 材料表征17
• 3.4 催化實驗17
• 3.5 結(jié)果與討論17-24
• 3.6 結(jié)論24-26
• 第四章 MxOy（M=K、Ca、Na、Mg）/γ-Al_2O_3的制備及催化運(yùn)用26-35
• 4.1 引言26
• 4.2 材料制備26
• 4.2.1 KxOy/γ-Al_2O_326
• 4.2.2 MxOy（M= Ca、Na、Mg）/γ-Al_2O_326
• 4.3 材料表征26
• 4.4 催化實驗26-27
• 4.5 結(jié)果與討論27-34
• 4.5.1 KxOy/γ-Al_2O_327-31
• 4.5.2 MxOy（M= Ca、Na、Mg）/γ-Al_2O_331-34
• 4.6 結(jié)論34-35
• 第五章 共模板劑導(dǎo)向水熱沉淀法制備介孔氧化鎂35-50
• 5.1 引言35-36
• 5.2 材料制備36
• 5.3 表征實驗36
• 5.4 結(jié)果與討論36-48
• 5.4.1 尿素為沉淀劑制備介孔氧化鎂36-43
• 5.4.2 氨水為沉淀劑制備介孔氧化鎂43-48
• 5.5 結(jié)論48-50
• 全文結(jié)論50-51
• 參考文獻(xiàn)51-57
• 附錄 157-60
• 在校期間研究成果60-61
• 致謝61

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本文編號：564425