本文關(guān)鍵詞：制備碳酸丙烯酯與γ-戊內(nèi)酯的研究

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【摘要】：鑒于全球氣候溫室效應(yīng)越來(lái)越嚴(yán)重,由化學(xué)方法固定二氧化碳越來(lái)越受到大家密切關(guān)注。同時(shí)迫切需要開(kāi)發(fā)一種實(shí)用的,對(duì)環(huán)境友好的碳資源來(lái)代替消耗不可再生的化石燃料。從可持續(xù)發(fā)展的觀點(diǎn)來(lái)看,二氧化碳是一種大量的、廉價(jià)的、無(wú)毒的、功能性強(qiáng)的、可再生的碳資源。因此,科學(xué)工作者做了很多的努力把二氧化碳轉(zhuǎn)化為有價(jià)值的化學(xué)品。其中原子高效催化二氧化碳與環(huán)氧化合物生成五元環(huán)碳酸鹽的研究倍受關(guān)注。五元環(huán)碳酸鹽被廣泛的應(yīng)用于極性非質(zhì)子溶劑,鋰離子電池電解質(zhì),單體單元的聚碳酸酯,也是生產(chǎn)藥物和精細(xì)化學(xué)品的中間體。生物質(zhì)資源的開(kāi)發(fā)和利用是人類(lèi)發(fā)展可再生能源的重要選擇,通過(guò)對(duì)生物質(zhì)原料的有效催化轉(zhuǎn)化,可以為人類(lèi)提供可再生的能源,同時(shí)可以制備重要的精細(xì)化學(xué)品。γ-戊內(nèi)酯的合成是生物質(zhì)轉(zhuǎn)化的重要途徑之一。乙酰丙酸加氫轉(zhuǎn)化的過(guò)程中,缺點(diǎn)很多,底物分子會(huì)堵塞活性位,使催化劑活性下降,乙酰丙酸乙酯加氫則沒(méi)有這些缺點(diǎn)。本課題研究發(fā)現(xiàn),鈦酸納米管(TNT)是一種穩(wěn)定的,高效的,而且可循環(huán)的路易斯酸催化劑,可以用于催化二氧化碳(CO_2)與環(huán)氧丙烷環(huán)加成生成碳酸丙烯酯(PC)。上述反應(yīng)中,在相對(duì)溫和的條件下,以TNT為催化劑,碘化鉀、四丁基溴化銨、四苯基溴化膦為助催化劑,PO轉(zhuǎn)化到PC的轉(zhuǎn)化率大于99.9%,PC的選擇性能達(dá)到100%。實(shí)驗(yàn)研究顯示,TNT催化劑表面最活躍的兩個(gè)活性位點(diǎn)羥基基團(tuán)和路易斯酸酸性位點(diǎn),是催化環(huán)加成催化反應(yīng)的活性中心�；诿芏确汉瘮�(shù)的理論計(jì)算進(jìn)一步的證明了TNT強(qiáng)的路易斯酸性大大的減少了PO的開(kāi)環(huán)能壘,從而使得隨后的親核加成更加的容易。試驗(yàn)和理論的研究都已經(jīng)證明,TNT和助催化劑的協(xié)同作用在PC形成的過(guò)程中,起到了至關(guān)重要的作用。總的來(lái)說(shuō),TNT表面富含路易斯酸性位點(diǎn),具有很大的比表面積和介孔結(jié)構(gòu),而且表現(xiàn)出多相的可循環(huán)的特性,這些都使得TNT成為一種卓越的,新穎和理想的CO_2化學(xué)固化的催化劑。對(duì)于合成制備γ-戊內(nèi)酯,制備了以碳納米管(CNT)為載體的Ru催化劑,催化活性很高,在接近室溫的條件下,γ-戊內(nèi)酯的選擇性,產(chǎn)率能達(dá)到99%。
【關(guān)鍵詞】：鈦酸鈉米管 二氧化碳 碳酸丙烯酯 路易斯酸催化劑 釕 催化加氫 γ-戊內(nèi)酯 乙酰丙酸乙酯
【學(xué)位授予單位】：河北科技大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類(lèi)號(hào)】：O621.251
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 第1章 緒論9-19
• 1.1 前言9-10
• 1.2 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀10-17
• 1.2.1 碳酸丙烯酯的應(yīng)用10
• 1.2.2 碳酸丙烯酯制備方法10-12
• 1.2.3 生物質(zhì)與生物質(zhì)能12-14
• 1.2.4 乙酰丙酸乙酯14-15
• 1.2.5 γ-戊內(nèi)酯15
• 1.2.6 γ-戊內(nèi)酯的合成15-17
• 1.3 研究?jī)?nèi)容17-19
• 第2章 實(shí)驗(yàn)設(shè)備和實(shí)驗(yàn)方法19-23
• 2.1 實(shí)驗(yàn)試劑19-20
• 2.2 實(shí)驗(yàn)儀器20-21
• 2.3 催化劑表征21-23
• 2.3.1 固體粉末X射線(xiàn)粉末衍射分析（XRD）21
• 2.3.2 投射電鏡掃描（TEM）21
• 2.3.3 吡啶紅外測(cè)試（Py-IR）21-22
• 2.3.4 比表面積與孔徑測(cè)試 (BET)22
• 2.3.5 傅里葉紅外光譜測(cè)試 (FT-IR)22
• 2.3.6 核磁分析(HMNR)22
• 2.3.7 熱重分析 (TG)22
• 2.3.8 X射線(xiàn)光電子能譜 (XPS)22-23
• 第3章 鈦酸納米管催化制備碳酸丙烯酯23-39
• 3.1 實(shí)驗(yàn)部分23-24
• 3.1.1 催化劑的制備23
• 3.1.2 合成碳酸丙烯酯的實(shí)驗(yàn)步驟23
• 3.1.3 產(chǎn)物分析23-24
• 3.2 結(jié)果與討論24-38
• 3.2.1 催化劑表征結(jié)果分析24-30
• 3.2.2 反應(yīng)條件的考察30-37
• 3.2.3 回收實(shí)驗(yàn)37-38
• 3.3 小結(jié)38-39
• 第4章 鈦酸鈉米管催化制備碳酸丙烯酯的理論研究39-45
• 4.1 引言39
• 4.2 理論計(jì)算部分39-42
• 4.2.1 在H_2Ti_2O_5/KI二元催化劑存在下的環(huán)加成反應(yīng)39-41
• 4.2.2 在沒(méi)催化劑存在下的環(huán)加成反應(yīng)41
• 4.2.3 在只有KI存在下的環(huán)加成反應(yīng)41-42
• 4.2.4 在只有H_2Ti_2O_5存在下的環(huán)加成反應(yīng)42
• 4.3 小結(jié)42-45
• 第5章 乙酰丙酸乙酯加氫到 γ-戊內(nèi)酯的反應(yīng)研究45-57
• 5.1 引言45
• 5.2 實(shí)驗(yàn)部分45-49
• 5.2.1 催化劑的制備45-48
• 5.2.2 乙酰丙酸乙酯加氫到戊內(nèi)酯的實(shí)驗(yàn)步驟48-49
• 5.2.3 產(chǎn)物分析49
• 5.3 結(jié)果與討論49-55
• 5.3.1 催化劑的表征結(jié)果分析49-52
• 5.3.2 不同催化劑的催化的效果的對(duì)比52
• 5.3.3 反應(yīng)條件的考察52-55
• 5.4 小結(jié)55-57
• 結(jié)論57-59
• 參考文獻(xiàn)59-69
• 攻讀碩士學(xué)位期間所發(fā)表的論文69-71
• 致謝71

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