本文關鍵詞：含銅類水滑石催化劑的制備、表征和催化性能研究

  更多相關文章： 含銅類水滑石 復合氧化物 C-N偶聯(lián)反應 酯化反應

【摘要】：類水滑石是一類由帶正電荷的層板和層間填充帶負電荷的陰離子組成的層狀化合物,由于其獨特的層狀結構和特殊的物理化學性質,使其在催化領域具有廣泛的應用。類水滑石及以其為前驅體制備的復合氧化物作為催化劑應用于許多有機合成反應中,顯示出了良好的催化性能且可多次重復利用。因此,開發(fā)新型的以類水滑石及其衍生的復合氧化物作為催化劑,具有高效、易分離、綠色環(huán)保和高穩(wěn)定性等優(yōu)點越來越受到研究者的重視。C-N偶聯(lián)反應和醛的氧化酯化反應是有機合成中構建C-X鍵的有效途徑,是催化領域研究的重點之一。本論文以類水滑石CuZnAl和CuZnMgAl為前驅體制備的復合氧化物作為催化劑用于咪唑與碘苯的C-N偶聯(lián)反應中,將類水滑石CuMgAl應用于催化甲苯與苯甲醛的氧化酯化反應中。首先采用共沉淀-并加法制備了一系列Cu/Zn/Al摩爾比不同的類水滑石,經(jīng)600℃焙燒后制得復合氧化物催化劑,對催化劑進行了XRD、BET、AAS、H2-TPR、TG-DTA、XPS等表征,考察了這些催化劑在咪唑與碘苯合成1-苯基咪唑反應中的催化性能。結果表明,當Cu/Zn/Al摩爾比為2：1：1時,其活性組分Cu分散均勻且催化性能達到最佳,在130℃空氣氣氛中,KOH存在的條件下,反應24 h,1-苯基咪唑的產(chǎn)率可達到85.8%。其次,采用共沉淀-并加法制備了四元類水滑石CuZnMgAl-LDH,以其為前驅體制得了復合氧化物CuZnMgAl-LDO,對復合氧化物催化劑進行了XRD、BET、H2-TPR、TG-DTA等表征,并將其用于咪唑與碘苯合成1-苯基咪唑的C-N交叉偶聯(lián)反應中。最后,采用共沉淀-并加法制備了一系列Cu/Mg/Al摩爾比不同的類水滑石,通過XRD、BET、H2-TPR、XPS、AAS等表征,考察了催化劑在苯甲醛與甲苯合成苯甲酸芐酯反應中的催化性能。由實驗結果可知,Cu2Mg1Al1-LDH的催化性能最好,苯甲酸芐酯的產(chǎn)率達到了81.0%,實現(xiàn)了氧化酯化反應在多相催化體系中的進行。
【關鍵詞】：含銅類水滑石 復合氧化物 C-N偶聯(lián)反應 酯化反應
【學位授予單位】：內(nèi)蒙古師范大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：O643.36
【目錄】：

• 中文摘要3-4
• ABSTRACT4-9
• 1 文獻綜述9-29
• 1.1 C-N交叉偶聯(lián)Ullmann反應的研究背景9-12
• 1.1.1 銅催化C-N交叉偶聯(lián)Ullmann反應的研究進展9-11
• 1.1.2 含銅類水滑石催化的C-N交叉偶聯(lián)反應的研究進展11-12
• 1.2 過渡金屬催化醛(或醇)的氧化酯化反應的研究進展12-16
• 1.2.1 銅催化醛(或醇)的氧化酯化的反應12-14
• 1.2.2 鈀催化醛(或醇)的氧化酯化反應14-16
• 1.3 水滑石類化合物概述16-20
• 1.3.1 水滑石類化合物的結構及組成16-17
• 1.3.2 水滑石類化合物的性質17
• 1.3.3 水滑石類化合物的制備方法17-18
• 1.3.4 水滑石類化合物的應用18-20
• 1.4 論文的研究思路20-22
• 參考文獻22-29
• 2 實驗部分29-35
• 2.1 實驗試劑與儀器29-31
• 2.2 含銅類水滑石的制備31-32
• 2.2.1 三元含Cu類水滑石的制備31
• 2.2.2 四元含Cu類水滑石的制備31
• 2.2.3 含銅復合氧化物的制備31-32
• 2.3 催化劑的表征32-33
• 2.3.1 X-射線衍射(XRD)分析32
• 2.3.2 原子吸收光譜(AAS)分析32
• 2.3.3 N_2物理吸附-脫附(N_2 adsorption-desorption)分析32
• 2.3.4 氫氣程序升溫還原(H_2-TPR)分析32
• 2.3.5 X-射線光電子能譜(XPS)分析32
• 2.3.6 差熱-熱重(TG-DTA)分析32-33
• 2.4 催化劑催化性能的評價33
• 2.4.1 含銅復合氧化物催化C-N交叉偶聯(lián)反應33
• 2.4.2 含銅類水滑石催化甲苯與苯甲醛的氧化酯化反應33
• 2.4.3 催化劑回收使用33
• 2.5 產(chǎn)物的分析測試33-35
• 3 以類水滑石CuZnAl為前驅體制備的催化劑對C-N交叉偶聯(lián)反應的研究35-45
• 3.1 引言35
• 3.2 CuZnAl-LDO的表征結果35-39
• 3.2.1 XRD表征結果35-36
• 3.2.2 AAS的表征結果36
• 3.2.3 N_2物理吸附-脫附表征結果36-37
• 3.2.4 H_2-TPR表征結果37-38
• 3.2.5 XPS表征結果38
• 3.2.6 TG-DTA表征結果38-39
• 3.3 CuZnAl-LDO的催化性能測試結果39-44
• 3.3.1 Cu含量對偶聯(lián)反應的影響39-40
• 3.3.2 Cu_2Zn_1Al_1-LDO催化劑的用量對偶聯(lián)反應的影響40-41
• 3.3.3 堿的種類對偶聯(lián)反應的影響41
• 3.3.4 堿的用量對偶聯(lián)反應的影響41-42
• 3.3.5 Cu_2Zn_1Al_1-LDO催化劑穩(wěn)定性的研究42-43
• 3.3.6 底物擴展實驗43-44
• 3.4 小結44-45
• 4 以類水滑石CuZnMgAl為前驅體制備的催化劑對C-N交叉偶聯(lián)反應的研究45-54
• 4.1 引言45
• 4.2 CuZnMgAl-LDO的表征結果45-50
• 4.2.1 XRD表征結果45-46
• 4.2.2 N_2物理吸附-脫附表征結果46
• 4.2.3 H_2-TPR表征結果46-47
• 4.2.4 TG-DTA表征結果47-50
• 4.3 CuZnMgAl-LDO的性能測試結果50-53
• 4.3.1 銅催化劑的種類對偶聯(lián)反應的影響50-51
• 4.3.2 物料比對偶聯(lián)反應的影響51
• 4.3.3 堿和溶劑的種類對偶聯(lián)反應的影響51-52
• 4.3.4 銅催化劑用量對偶聯(lián)反應的影響52-53
• 4.4 小結53-54
• 5 類水滑石CuMgAl催化劑催化甲苯與苯甲醛的氧化酯化反應的研究54-64
• 5.1 引言54
• 5.2 Cu_xMg_3-xAl_1-LDH的表征結果54-59
• 5.2.1 XRD表征結果54-55
• 5.2.2 N_2物理吸附-脫附表征結果55-56
• 5.2.3 H_2TPR的表征結果56-57
• 5.2.4 XPS的表征結果57-58
• 5.2.5 AAS的表征結果58-59
• 5.3 催化劑性能測試結果59-63
• 5.3.1 銅含量對甲苯與苯甲醛的氧化酯化反應的影響59-60
• 5.3.2 Cu_2Mg_1Al_1-LDH催化劑用量對甲苯與苯甲醛的氧化酯化反應的影響60
• 5.3.3 氧化劑種類對甲苯與苯甲醛的氧化酯化反應的影響60-61
• 5.3.4 反應溫度甲苯與苯甲醛的氧化酯化反應的影響61
• 5.3.5 底物擴展實驗61-62
• 5.3.6 Cu_2Mg_1Al_1-LDH催化劑穩(wěn)定性的研究62-63
• 5.4 小結63-64
• 參考文獻64-67
• 6 結論67-69
• 附錄169-75
• 附錄275-83
• 碩士期間學術論文創(chuàng)作與發(fā)表情況83-84
• 致謝84

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