文档介绍：河北工业大学
硕士学位论文
金属氧化物催化尿素醇解法合成碳酸二乙酯反应研究
姓名:郭莲
申请学位级别:硕士
专业:化学工艺
指导教师:赵新强
2011-05
河北工业大学硕士学位论文
分类号: 密级:
U D C: 编号:
学位论文
金属氧化物催化尿素醇解法合成
碳酸二乙酯反应研究
郭莲
指导教师姓名: 赵新强教授河北工业大学
申请学位级别:硕士学科、专业名称: 化学工艺
论文提交日期: 2011 年 5 月论文答辩日期: 2011 年 5 月
学位授予单位: 河北工业大学
答辩委员会主席: 韩金玉
评阅人: 陈吉祥赵继全
2011 年 5 月
河北工业大学硕士学位论文
Thesis Submitted to Hebei University of Technology
for
The Master’s Degree of
Chemical Technology
SYNTHESIS OF DIETHYL CARBONATE BY
ETHANOLYSIS OF UREA
OVER METAL OXIDE CATALYSTS
by
Guo Lian
Supervisor: Professor Zhao Xinqiang
May 2011
河北工业大学硕士学位论文
河北工业大学硕士学位论文
金属氧化物催化尿素醇解法合成碳酸二乙酯反应研究
摘要
碳酸二乙酯(DEC)是重要的有机碳酸酯,具有广泛的应用前景。本文对尿素醇解
法合成 DEC 反应的金属氧化物催化剂进行了研究。
首先,对氧化铅催化尿素醇解法合成 DEC 的控制步骤—氨基甲酸乙酯(EC)与乙
醇合成 DEC 反应的催化作用进行了研究。结果表明,氧化铅具有很好的催化稳定性,
重复使用五次后催化活性仍无明显下降。XRD 分析结果表明,回收氧化铅催化剂为立
方晶相金属 Pb 和斜方晶相 PbO2 的混合物。结合活性评价结果可以断定,该混合物为催
化 EC 与乙醇合成 DEC 反应的活性组分,且金属 Pb 和 PbO2 的协同作用是其具有较高
催化活性的主要原因。
其次,为进一步提高催化剂的性能,制备了一系列含氧化铅的双金属氧化物,并对
其催化 EC 与乙醇合成 DEC 的反应性能进行了评价,发现 ZnO-PbO 的催化活性最高。
确定了 ZnO-PbO 催化剂的适宜制备条件:Zn2(OH)2CO3 和 PbCO3 为前体,PbO 的质量
分率为 10%,焙烧温度 500 ℃。以 ZnO-PbO 为催化剂,在乙醇和 EC 的摩尔比 7:1,催
化剂占总物料量的质量分率 1%,反应温度 190 ℃,反应时间 7 h 的条件下,EC 转化率
为 %,DEC 收率为 %,DEC 选择性为 %。考察了 ZnO-PbO 的催化稳定性,
发现重复使用五次其催化性能无明显下降。结合 XRD 和 IR 等分析手段,确定了回收催
化剂的组成为 Zn(NCO)2(NH3)2 、立方晶相金属 Pb 和斜方晶相 PbO2 所形成的混合物,
其可能为催化 DEC 合成反应的催化活性组成。实验结果表明,DEC 与 PbO 之间的反应
是导致 PbO 被还原为金属 Pb 的主要原因。
最后,采用热分解法制备了 MgO,再将其经 H2/N2 处理后用于催化尿素和乙醇合成
DEC 反应。考察了 MgO 制备条件对其催化性能的影响,确定了适宜的制备条件为:以
Mg(OH)2 为前躯体,焙烧温度 600 ℃,焙烧时间 4 h,在 H2/N2 气氛中 400 ℃处理 7 h。
以 MgO 为催化剂,在乙醇和尿素的摩尔比 10:1,催化剂用量为尿素和乙醇总质量的 2%,
反应温度为 180 ℃,反应时间为 7 h 的条件下,DEC 的收率达 %。活性评价结合 XPS
分析结果表明,MgO 经 H2/N2 处理后表面氧空位增多是其催化活性提高的主要原因。
关键词:碳酸二乙酯,氨基甲酸乙酯,尿素,乙醇,氧化铅,ZnO-PbO,氧化镁
金属氧化物催化尿素醇解法合成碳酸二乙酯反应研究
SYNTHESIS OF DIETHYL CARBONATE BY ETHANOLYSIS
OF UREA OVER METAL OXIDE CATALYSTS
ABSTRACT