氧化锌催化尿素与乙二醇合成碳酸乙烯酯

分别以商用氧化锌(ZnO-1)、碱式碳酸锌焙烧制备的氧化锌(ZnO-2)和尿素均匀沉淀法制备的氧化锌(ZnO-3)为催化剂催化尿素与乙二醇合成碳酸乙烯酯(EC),采用XRD、SEM和粒度分析仪对催化剂进行了表征,考察了不同制备方法对催化剂活性的影响,并优化了ZnO-3催化剂的制备条件。表征结果显示,ZnO-3催化剂属于六方晶系纤锌矿结构氧化锌,晶相完整,其XRD谱图中峰形尖锐,无其他杂质的衍射峰,其形貌主要由球状结构组成,粒径基本呈正态分布。实验结果表明,ZnO-3催化剂具有较高的催化活性,当ZnO-3催化剂的制备条件为n(尿素)∶n(Zn(NO_3)_2·6H_2O)=4.0,溶于100℃水中加热回流4 h,500℃下焙烧2 h时,在n(乙二醇)∶n(尿素)=1.35、w(ZnO-3)=2%、170℃、0.07 MPa、2 h条件下催化尿素与乙二醇反应,EC收率可达93.6%。     

锌铁氧化物催化剂的制备及在尿素与1,2-丙二醇合成碳酸丙烯酯反应中的催化性能

采用共沉淀法制备了一系列锌铁氧化物催化剂，考察了沉淀剂种类和加入方式、沉淀pH值、焙烧温度等制备条件对催化剂性能的影响，得到的最佳制备条件为：以硝酸锌和硝酸铁为前驱体，Zn／Fe摩尔比为2，以氨水为沉淀剂（沉淀终点pH值8），采用正加法，焙烧温度450℃，焙烧时间4h。考察了锌铁氧化物催化剂上尿素与1，2-丙二醇合成碳酸丙烯酯的反应性能，优化了反应条件。最佳反应条件为：反应温度170℃，反应时问2h，催化剂质量分数1．4％，1，2-丙二醇／尿素摩尔比为4。在最佳反应条件下，碳酸丙烯酯收率最高为78．4％。应用XRD、CO2-TPD和XPS等技术对催化剂进行了表征，发现该复合氧化物含有ZnO和ZnFe2O4两种晶相，其中ZnO为主活性组分，ZnO和ZnFe2O4的共同作用促进催化活性的提高。     

氧化铅催化氨基甲酸乙酯与乙醇合成碳酸二乙酯

在间歇反应器中,对尿素醇解法合成碳酸二乙酯(DEC)的控制步骤——氨基甲酸乙酯(EC)与乙醇合成DEC的反应进行了研究。采用热分解法制备了一系列金属氧化物催化剂,对其催化EC与乙醇合成DEC的反应性能进行了评价。实验结果表明,氧化铅的催化活性最高。确定了氧化铅催化剂的适宜制备条件:以PbCO3为前体,在300℃下焙烧4h。活性评价结合X射线衍射分析结果表明,四方晶相PbO有利于EC与乙醇合成DEC。氧化铅催化剂催化合成DEC的优化反应条件为:n(乙醇):n(EC)=10、催化剂用量1%(占总物料量的质量分数)、反应温度180℃、反应时间7h。在此条件下,EC转化率为36.0%,DEC选择性为45.0%,DEC收率为16.2%。     

Li-Ca-Zn-Al-O催化油酯醇解反应

以锂、钙、锌、铝的硝酸盐为原料,尿素为沉淀剂,采用沉淀焙烧法制备了Li-Ca-Zn-Al-O复合氧化物催化剂,采用单因素试验考察了制备条件对催化剂活性的影响。找到的制备复合氧化物催化剂的优化工艺为：元素配比n(Li):n(Ca):n(Zn):n(Al)=1:4:2:2,反应温度120 ℃,焙烧温度800 ℃,焙烧时间7 h。将优化条件下制备的Li-Ca-Zn-Al-O复合氧化物用于催化蓖麻油和甲醇的醇解反应,在n(甲醇):n(蓖麻油)=9:1,m(催化剂):m(蓖麻油)=0.04:1,搅拌速率550 r/min,反应温度65 ℃,反应时间3 h的条件下,蓖麻油转化率可达91.9%。采用Hammett指示剂法、TG、BET及XRD对复合氧化物及其前驱体进行了表征。结果显示：Li-Ca-Zn-Al-O复合氧化物的碱强度为7.2～11.2;Li-Ca-Zn-Al类水滑石在温度升至800℃时质量趋于稳定;Li-Ca-Zn-Al-O复合氧化物催化剂比表面积为25.70 m2/g、孔容为0.0477 4 cm3/g,且主要由CaO及ZnO两种晶体构成。     

Li-Ca-Zn-Al-O催化油脂醇解反应

以锂、钙、锌、铝的硝酸盐为原料,尿素为沉淀剂,采用沉淀焙烧法制备了Li-Ca-Zn-Al-O复合氧化物催化剂,采用单因素试验考察了制备条件对催化剂活性的影响。制备复合氧化物催化剂的优化条件为:元素配比n(Li)∶n(Ca)∶n(Zn)∶n(Al)=1∶4∶2∶2,反应温度120℃,焙烧温度800℃,焙烧时间7.0h。将优化条件下制备的Li-Ca-Zn-Al-O复合氧化物用于催化蓖麻油和甲醇的醇解反应,在n(甲醇)∶n(蓖麻油)=9∶1、m(催化剂)∶m(蓖麻油)=0.04∶1、搅拌速率550r/min、反应温度65℃、反应时间3h的条件下,蓖麻油转化率可达91.9%。采用Hammett指示剂法、TG、BET及XRD对复合氧化物及其前躯体进行了表征。结果显示:Li-Ca-Zn-Al-O复合氧化物的碱强度为7.2~11.2;Li-Ca-Zn-Al类水滑石在温度升至800℃时质量趋于稳定;Li-Ca-Zn-Al-O复合氧化物催化剂比表面积为25.70m~2/g、孔体积为0.047 74cm~3/g,且主要由CaO及ZnO两种晶体构成。     

尿素与丙二醇合成碳酸丙烯酯中试研究

在小试研究的基础上,进行了尿素与丙二醇(PG)直接合成碳酸丙烯酯(PC)的百吨级中试研究。结果表明:在反应温度为160℃,反应压力为33~47kPa,反应时间为5~7h,n(尿素)∶n(PG)=1.0∶1.5;m(催化剂)∶m(尿素)=(2~3)∶100的条件下,产品PC的收率为94%~96%;反应过程中,催化剂可采用离心分离的方法进行回收,且可循环使用;经过减压精馏和快速蒸馏处理后,产品PC的纯度为99.6%,各项质量指标均达到了优级品的要求。     

S_2O_8~(2-)/ZrO_2-SiO_2固体超强酸的合成及其催化合成硬脂酸正丁酯

以五水硝酸锆和九水硅酸钠为锆源和硅源、过硫酸铵为浸渍液,采用共沉淀法制备了S2O82-/ZrO2-SiO2固体超强酸催化剂,并对催化剂进行了XRD,FTIR,SEM表征。以硬脂酸和正丁醇酯化合成硬脂酸正丁酯反应为探针,考察了催化剂制备条件和反应条件对酯化反应的影响。表征结果显示,SiO2的引入延迟了ZrO2的晶化和晶相的转化,当焙烧温度为550℃时,催化剂中四方晶型ZrO2结构和单斜晶型ZrO2结构同时存在,催化剂表面呈针状。在n(硝酸锆)∶n(硅酸钠)=2.0∶1.5、浸渍液过硫酸铵浓度0.5 mol/L、浸渍时间2 h、焙烧温度450℃、焙烧时间3 h的条件下制备的S2O82-/ZrO2-SiO2固体超强酸的催化活性较好。酯化反应的适宜条件为:硬脂酸用量5.7 g、n(硬脂酸)∶n(正丁醇)=1∶3、催化剂用量0.2 g、反应温度120℃、反应时间2.5 h;在此条件下,酯化率可达98.3%。     

尿素法合成甲苯-2,4-二氨基甲酸丁酯

以尿素为羰基化试剂,2,4-二氨基甲苯(TDA)和正丁醇为原料,在不同催化剂作用下合成了甲苯二异氰酸酯的前体甲苯-2,4-二氨基甲酸丁酯(BTDC),考察了催化剂种类和反应条件对BTDC合成反应的影响。实验结果表明,γ-Al2O3催化剂对该反应具有较高的活性,适宜的催化剂焙烧温度为500℃。采用上述催化剂,适宜的反应条件为:反应温度200℃,反应时间6 h,催化剂用量(基于TDA的质量)为30%,n(TDA)∶n(尿素)∶n(正丁醇)=1∶5∶65。在此条件下,TDA的转化率为95.3%,BTDC的收率为70.5%。通过液相色谱-质谱联用技术推测了反应路径。     

金属氧化物催化尿素与苯酚合成水杨酰胺

在反应釜中考察了几种金属氧化物催化尿素与苯酚反应合成水杨酰胺的活性,并对催化活性较高的ZnO和CaO的催化机理进行了探讨。实验结果表明,ZnO和CaO都具有较高的催化能力,这是因为两者都有利于尿素热分解形成活性中间体异氰酸。ZnO能与异氰酸配位使其活化,高效合成水杨酰胺;CaO能稳定苯酚中的苯氧负离子,高效地活化苯酚。ZnO是该合成反应均相催化剂的前体,CaO是该反应的多相催化剂。在相同反应条件下,ZnO的催化活性高于CaO。研究ZnO与CaO混合物的催化效果发现,二者的混合物能同时活化两个反应物从而起到协同作用,达到最佳的催化效果。以0.10 g ZnO和0.10 g CaO的混合物为催化剂,在反应温度240℃、反应时间12 h、尿素用量6 g、苯酚用量94 g的条件下,水杨酰胺的收率为54.3%。     

镧化合物催化尿素与1,2-丙二醇合成碳酸丙烯酯

通过研究反应温度、反应时间和催化剂用量对尿素与1,2-丙二醇(PG)合成碳酸丙烯酯(PC)的影响,考察6种镧化合物的催化活性;用FTIR方法对反应路径进行研究;用XRD、TGA和元素分析等方法对反应后所得黄色沉淀物进行表征,推断合成PC的反应机理。实验结果表明,尿素与PG合成PC的反应为两步反应:第一步为尿素经异氰酸与PG生成中间产物2-羟丙基氨基甲酸酯(HPC),第二步为HPC转化成PC(动力学控制步骤);La Cl3催化剂的活性最高,在160℃、3 h、La Cl3用量2.3%(w,基于体系的质量)的反应条件下,尿素转化率和PC收率可分别达到96.9%和94.3%。表征结果显示,在反应过程中La Cl3能溶于反应体系,La3+可与NH3分子发生络合形成活性中间化合物La(NH3)3Cl3,有利于HPC转化为PC。     

Pb/SiO_2催化剂上尿素与1,2-丙二醇合成碳酸丙烯酯

采用等体积浸渍法制备了一系列负载型Pb催化剂,考察了它们对尿素与1,2-丙二醇合成碳酸丙烯酯反应的催化性能。研究了载体种类、Pb负载量及还原气氛和还原温度对负载型Pb催化剂性能的影响。确定了负载型Pb催化剂的适宜制备条件:SiO2为载体,Pb负载量(质量分数)为10%,纯H2气氛还原,还原温度500℃。利用X射线衍射技术对Pb/SiO2催化剂的结构进行了表征,表征结果显示,Pb/SiO2催化剂中含有Pb和PbO两种晶相。在反应温度180℃、反应时间2h、Pb/SiO2催化剂质量分数0.9%、尿素与1,2-丙二醇摩尔比1∶4的条件下,碳酸丙烯酯的收率为86.9%。     

ZnO-PbO催化剂上酯交换法合成碳酸二甲酯

采用共沉淀法制备了ZnO-PbO催化剂,并对该催化剂在碳酸丙烯酯(PC)与甲醇酯交换合成碳酸二甲酯(DMC)反应中的催化性能进行了研究。探讨了催化剂制备条件对ZnO-PbO催化剂性能的影响,得出最佳制备条件为:Pb(CH3COO)2.3H2O和Zn(NO3)2.6H2O为前体、m(Zn)∶m(Pb)=3.46、以n(NaOH)∶n(Na2CO3)=3∶1的混合溶液为沉淀剂、焙烧温度500℃。优化了ZnO-PbO催化剂上PC与甲醇酯交换合成DMC反应的条件,即反应温度110℃、反应时间2h、n(CH3OH)∶n(PC)=8.4、催化剂占体系的质量分数为3.0%。在此条件下,PC转化率为63.8%,DMC选择性为97.8%,产率为62.4%。此外还考察了催化剂重复使用的效果,并对其失活原因进行了分析。     

尿素醇解法催化合成碳酸二甲酯连续反应工艺研究

以金属氧化物为催化剂,采用间歇操作和连续操作两种不同方式,对尿素醇解法合成碳酸二甲酯的工艺条件进行系统研究,探索提高碳酸二甲酯收率的有效方法研究结果表明,尿素的醇解反应分两步进行,第一步醇解较易实现,在无催化剂存在时,190℃下一步醇解产物氨基甲酸甲酯的收率可达73.4%;第二步醇解较难发生,是合成碳酸二甲酯的控制步骤,需要催化剂的作用。ZnO对两步醇解反应都能起到催化作用,但ZnO-La2O3较ZnO更能有效促进第二步醇解反应的进行。在所确定的适宜条件下,由氨基甲酸甲酯合成碳酸二甲酯的收率最高达到55.4%,同时碳酸二甲酯的选择性达到73.5%研究了连续操作条件下由尿素一步合成碳酸二甲酯的反应,以ZnO-La2O3作催化剂,在尿素与甲醇的摩尔比为1/20、反应温度170℃、催化剂占尿素质量的27%的条件下,碳酸二甲酯收率达到45.8%     

有机碱催化CO_2和1,2-丙二醇合成碳酸丙烯酯

以有机碱为催化剂、乙睛为溶剂,研究了CO2和1,2-丙二醇(PG)合成碳酸丙烯酯(PC)的反应。在所选用的有机碱中,1,5,7-三氮杂双环[4,4,0]葵-5-烯(TBD)的催化活性最高。乙腈不仅作为溶剂还起到脱水剂的作用,通过乙腈水解,可除掉反应中生成的一部分水,打破热力学平衡,极大地提高了PG转化率和PC收率。以TBD为催化剂,优化了反应条件。最佳反应条件为:反应温度175℃,反应压力10M Pa,反应时间15h,n(TBD)∶n(PG)=0.025,n(CH3CN)∶n(PG)=2。在此条件下,PG转化率和PC收率分别为37.3%和22.5%。     

金属碳酸盐催化尿素和1，2-丙二醇合成碳酸丙烯酯木

研究了多种单组分金属碳酸盐和铅锌混合碳酸盐对尿素和1,2-丙二醇合成碳酸丙烯酯反应的催化性能。结果表明,单组分盐中碳酸铅催化活性最高,其次是碳酸锌;而混合盐中Ph／Zn摩尔比为3：1时催化活性最高。通过正交实验优化了反应条件,在反应温度160℃,反应时间2h,尿素与1,2-丙二醇摩尔比1：5,催化剂用量1．8％的条件下,碳酸丙烯酯的收率可达98．90％。     

碱性氧化物催化氨基甲酸乙酯与乙醇合成碳酸二乙酯

在釜式反应器中,以碱性氧化物为催化剂,对尿素与乙醇合成碳酸二乙酯(DEC)的决速步骤氨基甲酸乙酯(EC)与乙醇反应合成DEC进行了活性测试,并采用CO2-TPD方法表征了催化剂的碱性质,研究了碱性氧化物的碱性质与催化活性的关系,同时考察了反应温度、反应时间和催化剂用量对DEC合成反应的影响。实验结果表明,CaO具有最佳的催化活性,这是因为CaO表面具有最强的碱性位;以CaO为催化剂合成DEC的最佳反应条件为:EC 0.1 g、乙醇1.0 mol、反应温度190℃、反应时间9 h、催化剂用量1.0 g;在此条件下,EC转化率为40.7%,DEC收率为20.8%。表征结果显示,碱性氧化物的碱强度是影响其催化活性的重要因素,其表面碱性位可与乙醇中的羟基作用释放Hδ+,从而活化乙醇,促进DEC的合成。     

氧化钼催化碳酸二甲酯和乙酸苯酯合成碳酸二苯酯

对比测定了几种氧化物催化剂对碳酸二甲酯(DMC)与乙酸苯酯(PA)酯交换合成碳酸二苯酯(DPC)反应的催化活性。实验结果表明,通过直接焙烧法自制的MoO3催化剂对该反应具有良好的活性,且适宜的焙烧温度为400,500℃。以在400℃下焙烧的MoO3为催化剂,考察了反应条件对DMC与PA酯交换合成DPC反应的影响,并考察了MoO3催化剂的重复使用性能。在优化的反应条件(n(DMC)∶n(PA)=1∶2,n(MoO3)∶n(PA)=0.05,180℃,6 h)下,DMC转化率为74.0%,DPC和甲基苯基碳酸酯的选择性分别为39.5%和56.7%。MoO3催化剂可以多次再生重复使用,是一种高效的酯交换催化剂,具有工业化前景。     

TiO_2/SiO_2催化碳酸二甲酯与乙酸苯酯酯交换合成碳酸二苯酯

采用等体积浸渍法制备了TiO2/SiO2催化剂,并将其用于催化碳酸二甲酯(DMC)与乙酸苯酯(PA)酯交换合成碳酸二苯酯(DPC),考察了催化剂制备条件和反应条件对酯交换反应的影响。实验结果表明,以550℃下焙烧制得的负载量为4%(w)的TiO2/SiO2为催化剂,在反应温度170℃、反应时间7 h、PA用量39.00 g、n(DMC)∶n(PA)=1∶2、催化剂用量1.6 g的优化条件下,DMC转化率为79.21%,碳酸甲苯酯和DPC的总选择性为93.66%。TiO2/SiO2催化剂的活性随使用次数的增加而下降;FTIR和XRD的表征结果显示,催化剂失活的主要原因是活性组分TiO2的流失;反应体系中极少量的水对酯交换反应的影响很大。     

整体搅拌反应器用于尿素醇解合成碳酸丙烯酯的研究

研究了多种混合金属氧化物催化剂分别在整体搅拌反应器和浆态反应器中对尿素与1,2-丙二醇合成碳酸丙烯酯(PC)反应的催化性能.结果表明,整体搅拌反应器的PC收率比浆态反应器低,ZnO-Cr2O3,催化效果最好.确定了合成PC的最佳反应条件:反应温度180℃,反应时间6 h,每一整体催化剂活性组分负载量0.2 g.在最佳条...     

金属修饰的Mg-Al复合氧化物催化氨基甲酸甲酯和甲醇合成碳酸二甲酯

以共沉淀法制备了一系列金属改性的Mg Al类水滑石(HTlc),经500 ℃煅烧,获得各种金属修饰的Mg Al复合氧化物(CHT 03M 500,M=Mn、Ni、Zn、Y或La)催化剂,借助XRD、SEM、N2吸/脱附和CO2 TPD等手段对其物理化学性质进行表征,在釜式反应器中考察其催化氨基甲酸甲酯(MC)和甲醇合成碳酸二甲酯(DMC)的反应性能。以Y修饰的Mg Al复合氧化物为模板催化剂,考察了Y掺杂量和前驱体煅烧温度对催化性能的影响,并优化了反应条件。结果表明：CHT 03M 500样品表面碱性质与所掺杂金属的种类有关,催化剂活性与其表面碱性位的总数目成正比;在各种催化剂中,CHT 03Y 500具有最大的碱密度,因而其催化能力最高,在反应温度为200 ℃、反应时间为6 h、催化剂用量为05 g的条件下DMC收率最高可达583%;此外, CHT 03Y 500催化剂具有良好的重复使用性和催化稳定性。