【摘要】：化石燃料的開發(fā)和使用直接促進了社會的工業(yè)化和現(xiàn)代化發(fā)展,但也同時帶來了能源枯竭、環(huán)境污染等問題。而近年來發(fā)現(xiàn)的重要可再生資源生物質(zhì),因其資源豐富、碳中性、低污染等特點,成為解決能源與環(huán)境問題并替代化石能源成為實現(xiàn)人類可持續(xù)發(fā)展的新機遇。盡管到目前為止有許多生物質(zhì)的轉(zhuǎn)化方法已經(jīng)被報道,但不管怎樣,傳統(tǒng)的生物質(zhì)轉(zhuǎn)化方法通常仍存在選擇性差、環(huán)境污染、成本高、效率低等問題,因此開發(fā)新的生物質(zhì)轉(zhuǎn)化方法是極為迫切的。鑒于此,本論文進行了以生物質(zhì)及生物質(zhì)衍生物鄰苯二甲酸二甲酯、碳酸亞乙基酯、丁二酸酐為原料,將其高效轉(zhuǎn)化為高附加值產(chǎn)品的研究,并取得了很好的結(jié)果。這些方法為生物質(zhì)資源化的進一步發(fā)展利用提供一條新思路。第二章研究了以利用常見過渡金屬及金屬氧化物為催化劑,以廉價金屬為還原劑在水熱條件下置換水中氫物種來催化轉(zhuǎn)化鄰苯二甲酸二甲酯高效生成苯酞。通過考察各反應(yīng)條件如催化劑、還原劑、反應(yīng)溫度、時間及壓力等對反應(yīng)的影響,確定了最佳反應(yīng)條件,即:0.5 mmol鄰苯二甲酸二甲酯,5 mmol Cu O催化劑,25 mmol Zn還原劑,在250 oC、120 min、25%水填充率,苯酞的收率最高達到85%。另外進行了普適性的研究,發(fā)現(xiàn)應(yīng)用此水熱方法實現(xiàn)了馬來酸二甲酯轉(zhuǎn)化為γ-丁內(nèi)酯,并得到11%的收率。機理研究發(fā)現(xiàn)原位生成的Cu是真實的催化劑(Real catalyst),而Cu O為預(yù)催化劑(Pre-catalyst)。再循環(huán)實驗發(fā)現(xiàn)原位銅催化劑能被使用四次沒有失去活性。結(jié)合實驗研究結(jié)果,提出了水熱條件下鄰苯二甲酸二甲酯轉(zhuǎn)化為苯酞的反應(yīng)路徑。第三章研究了以碳酸亞乙基酯為原料,在不加入任何催化劑和添加物時,水熱條件下高效轉(zhuǎn)化產(chǎn)乙二醇。通過考察各反應(yīng)條件如催化劑、反應(yīng)溫度、時間及壓力等對此反應(yīng)的影響,確定了最佳反應(yīng)條件。研究發(fā)現(xiàn)0.85 mmol碳酸亞乙基酯在不添加任何催化劑和還原劑,反應(yīng)溫度250 oC、反應(yīng)時間2 h、水填充率25%時,獲得了最高收率99%。同時應(yīng)用此方法實現(xiàn)了碳酸丙烯酯和碳酸丁烯酯轉(zhuǎn)化為1,2-丙二醇和1,2-丁二醇,并得到59%和62%的收率。并根據(jù)實驗結(jié)果提出了可能的反應(yīng)機理。第四章研究了丁二酸酐為原料,納米多孔鎳催化劑催化丁二酸酐高效產(chǎn)琥珀酰亞胺。研究發(fā)現(xiàn)納米多孔鎳具有優(yōu)良的催化活性,在最佳反應(yīng)條件:丁二酸酐0.4 mmol、納米多孔鎳5 mg、氨水120μL、水2 m L、反應(yīng)溫度100 oC、反應(yīng)時間4 h,得到最高琥珀酰亞胺產(chǎn)率為95%。此外再循環(huán)實驗表明,三次循環(huán)使用后納米多孔鎳催化劑依然保持高催化活性。同時普適性的研究發(fā)現(xiàn)此方法可應(yīng)用于戊二酸酐轉(zhuǎn)化為戊二酰亞胺,實驗結(jié)果給出78%的收率。另外,提出了納米多孔鎳催化丁二酸酐產(chǎn)琥珀酰亞胺的反應(yīng)途徑。
【學(xué)位授予單位】：上海交通大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號】：X703

【參考文獻】

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本文編號：2690551