文档介绍：兰州理工大学
硕士学位论文
Dawson型杂多化合物催化甲苯液相氧化制苯甲醛的研究
姓名:王小瑞
申请学位级别:硕士
专业:化学工程
指导教师:范宗良
20120603
摘要苯甲醛是工业上最重要的芳香醛,工业上常采用甲苯侧链氯化法制备苯甲醛,但该法需要消耗大量的氯气,造成环境污染并对设备腐蚀严重。随着全球对环境保护的日益重视,杂多化合物因其催化活性高,反应条件温和,不腐蚀设备等优点受到催化和材料化学方面广泛关注,开展杂多化合物在工业催化、环境保护及节能等方面的开发与研究都具有重要的科研价值和工业意义。本文以甲苯为原料,研究型杂多酸钕盐催化合成苯甲醛,推测其反应机理,主要内容如下:驮佣嗨犷涎未呋趸妆街票郊兹以双氧水为氧化剂,型杂多酸稀土盐为催化剂,进行了甲苯氧化制备苯甲醛的反应研究。并用红外光谱分析、湎哐苌涞姆椒ǘ源呋两辛吮碚鳎挥捎陬虾头暗男饔茫呋剂表现出高的活性。实验结果表明,、%的用量嫦路从时,┑难≡裥晕#%,%。并对甲苯氧化反应机理进行了初步的探讨。纪拱舾涸卦佣嗨犷涎未呋妆街票副郊兹用北已趸柰对凹凸棒石进行硅烷化改性,制备了硅烷化凹凸棒石訮为载体,通过化学键合接枝杂多酸盐的方法,制得了容易分离,可回收的固载型杂多酸催化剂/煤焱夤馄追治觥射线衍射和源呋两辛吮碚鳎⑶彝ü贤夥止夤舛确ú舛烁么呋恋溶脱率。进行了甲苯氧化制备苯甲醛的反应研究,实验结果表明,在甲苯,溶剂乙腈呋劣昧.、%的用量嫦路从保妆降淖;饰%,。驮佣嗨犷涎未呋趸妆街票郊兹┒ρа芯考察了甲苯用量、用量、过氧化氢用量以及温度对反应速率的影响。通过对实验数据拟合,与催化氧化甲硕宦畚,
苯制苯甲醛反应机理的简化假设模型对比,得到相应反应的表观动力学方程。结果表明,甲苯、过氧化氢浓度均对该反应呈现为表观一级反应,催化剂浓度对该反应呈现为表观二级反应,反应活化能ǎ浼偕栌胧笛槭莸哪夂闲Ч辖虾谩关键词:型杂多酸;钕盐:甲苯;苯甲醛;硅烷化;凹凸棒;动力学型杂多化合物催化甲苯液相氧化制苯甲醉的研究Ⅱ
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,在国际化学领域兴起了绿色化学研究和开发的新潮流,绿色化学是指化学反应和过程以“原子经济性;驹颍丛获取新物质的化学反应中充分利用参与反应的每个原料原子,实现“零排放唤龀浞掷米试矗也徊廴尽6咝А⒌臀廴炯暗透的催化反应在精细化工行业中的应用和推广将促进绿色化学技术的进一步发展。因此,研究和开发环境友好的催化剂对于绿色化学技术具有重要的意义【。杂多化合物作为新型高效的环境友好型催化材料,它组成简单、结构确定,既有配合物和金属氧化物的结构特征,又有酸性和氧化还原性,既可作为酸型催化剂,又可作为氧化还原催化剂,甚至同时兼有两种催化效能;既可用于多相催化又可用于均相催化,是一种多功能催化剂;同时,杂多酸具有转化率高、选择性好、不腐蚀设备和易于再生等优点【俊但直接用杂多酸作为催化剂,活性虽然高,但在极性反应体系中属于均相反应,催化剂与产物难以分离,不能重复利用,故在实际应用中常常将杂多酸负载于合适的载体上,负载型杂多酸成为近期的研究热点,杂多酸的负载化既解决了催化剂分离难的问题,又保留了杂多酸催化剂催化活性高、选择性好等优点,因而具有广阔的发展前景多酸化学的研究己有一百多年的历史,它是无机化学中的一’个重要研究领域。早期的多酸化学认为无机含氧酸缌蛩帷⒘姿帷⑽偎帷㈩馑经缩合可成缩合酸。由同种含氧酸根离子缩合形成的叫同多阴离子籑。渌峤型嗨帷S刹煌趾跛岣胱铀鹾闲纬山杂多阴离子鏦一,其酸叫杂多酸。多酸化学就是关于同多酸和杂多酸的化学,前者涉及同多阴离子,后者涉及杂多阴离子【。·
⒊莆狵峁埂S捎谒墙峁沟还栉偎嵛4呋两涣最馑嵛4呋粒於∠┧涣孜偎嵛4呋林票妇垩趸拇渭谆叶肌阴离子可表示为【。】渲衳为中心原子丛釉,可以是周期詈曼曼量量皇曼量曼曼曼曼詈皇量量量鼍鼍合成了硅钨酸】。到十九世纪六十年代,有六十种杂多酸及其盐被合成出来,但其结构不很清楚。】利用湎哐苌浼际解析出五水合唯一性和电子的独特性,具有结构的化合物和其它多金属氧酸盐随后迅速成为世界研究的焦点。近年来,多酸化学发展迅速,除了在理论方面有所进展外,在应用方面也取得了突破性成果。耆毡韭氏纫丙烯水合工业化并获成功。暌制叔丁醇。涣茁了嵛4呋粒谆┤┢嘌趸萍谆┧岬个项目工业化成功【。杂多酸作为催化剂的优点是活