复合催化剂降解纤维素制备5-羟甲基糠醛

以离子液体1-烯丙基-3-甲基咪唑氯盐([Amim]Cl)为溶剂,以磺酸型阳离子交换树脂和CrCl_3·6H_2O为复合催化剂,在微波辅助加热条件下采用一锅法降解微晶纤维素制备5-羟甲基糠醛,考察了催化剂加入量、反应温度、反应时间、加水量等反应条件对微晶纤维素降解反应的影响。实验结果表明,当[Amim]Cl用量为2 g、微晶纤维素质量为0.1 g、m(磺酸型阳离子交换树脂)∶m(微晶纤维素)=1∶1、n(Cr Cl_3·6H_2O)∶n(微晶纤维素)=1∶10、反应温度为160℃、反应时间为30 min、加水量为50μL时,微晶纤维素可完全转化,同时总还原糖收率为75.2%,5-羟甲基糠醛收率最高可达53.0%。     

Pt/γ-Al2O3催化剂催化微晶纤维素转化

以γ-Al2O3为载体,采用浸渍法制备了一系列Pt负载量不同的Pt/γ-Al2O3催化剂,研究了Pt/γ-Al2O3催化剂催化微晶纤维素转化的性能及反应机理,考察了反应温度、H2压力、搅拌转速和Pt负载量对微晶纤维素转化率的影响,并对Pt/γ-Al2O3催化剂的稳定性进行了测试。实验结果表明,微晶纤维素的转化率随反应温度、H2压力、搅拌转速和Pt负载量的增加而增加,在Pt的质量分数5.0%、温度190℃、H2压力5MPa、搅拌转速550r/min条件下,微晶纤维素转化率可达40.7%;但升高反应温度为反应提供了过高的能量,促进了副反应的发生,反应温度最好控制在200℃以下。Pt/γ-Al2O3催化剂的重复使用性较好,经4次回收利用,活性没有明显下降。     

SO_4~(2-)/ZrO_2固体超强酸催化剂催化甲苯与氯化苄的苄基化反应

利用甲苯与氯化苄的苄基化反应,研究了反应温度、反应时间、甲苯与氯化苄的摩尔比、催化剂用量、搅拌转速及催化剂的焙烧温度对SO42-/ZrO2固体超强酸催化剂催化性能的影响,并通过色谱-质谱联用仪对苄基化产物的结构与组成进行分析。实验结果表明,SO42-/ZrO2固体超强酸催化剂对苯与氯化苄的苄基化反应具有良好的催化活性,适宜的反应条件为:反应温度120℃、反应时间4h、甲苯与氯化苄的摩尔比8、催化剂用量0.3g/mL、搅拌转速1 000r/m in、催化剂的焙烧温度650℃。在优化条件下,氯化苄的转化率可达到81.6%,产物的质量组成为57.7%的4-甲基二苯甲烷和42.3%的2-甲基二苯甲烷。     

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。     

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。     

环保增塑剂2,2,4-三甲基-1,3-戊二醇二异丁酸酯的合成

采用共结晶法制备了一系列复合无机盐催化剂,研究异丁酸和2,2,4-三甲基-1,3-戊二醇单异丁酸酯合成2,2,4-三甲基-1,3-戊二醇二异丁酸酯的反应。考察了催化剂用量、混合无机盐的配比、醇酸比、反应温度、反应时间、催化剂重复性等工艺条件对反应的影响。实验结果表明,NaHSO_4·H_2O-NaH_2PO_4复合无机盐催化剂具有酯化率高和重复效果好等优点。经单因素实验考察,确定最优的工艺条件为:催化剂用量为2,2,4-三甲基-1,3-戊二醇单异丁酸酯质量的5%,醇酸摩尔比为1∶1.5,反应温度为160℃,反应时间为6h。在此条件下,2,2,4-三甲基-1,3-戊二醇单异丁酸酯的转化率为94.6%,选择性为96.5%,催化剂可重复使用7次以上,具有工业化应用前景。     

对硝基苯胺催化加氢合成对苯二胺的绿色工艺

建立了一种以对硝基苯胺和氢气为原料、水为溶剂、Raney Ni为催化剂,进行催化加氢反应合成对苯二胺的绿色工艺。研究了以水为溶剂的可行性,考察了反应压力、反应温度、搅拌转速、对硝基苯胺用量、催化剂用量等反应条件对加氢反应的影响,以及溶剂和催化剂的重复使用性能。实验结果表明,对硝基苯胺催化加氢合成对苯二胺的适宜反应条件为:水用量400 mL、对硝基苯胺用量175 g、Raney Ni催化剂用量5.0 g、搅拌转速1 000 r/min、反应温度50℃、反应压力3.0 MPa;在此条件下,对硝基苯胺的转化率为100.0%,对苯二胺的收率为98.9%,对苯二胺的纯度为100.0%(w);反应过程中溶剂和催化剂可重复使用。整个工艺过程安全环保,成本低,能耗低,收益高。     

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。     

高稳定性Co~(2+)-NaX催化苯乙烯环氧化合成环氧苯乙烷

将5次固态离子交换制备的Co2+-NaX于500℃焙烧6h,再进行一次固态离子交换制备高稳定性Co2+-NaX催化剂。ICP表征结果表明,所制备的高稳定性Co2+-NaX催化剂中Co2+质量分数为9.13%,高于5次固态离子交换制备的Co2+-NaX的平衡Co2+质量分数(8.42%)。将高稳定性Co2+-NaX催化剂用于以分子氧为氧源的苯乙烯环氧化反应,考察了搅拌转速、催化剂用量、反应温度、反应时间和溶剂加入量等因素对反应的影响,确定了适宜的反应条件:苯乙烯6mL,溶剂N,N-二甲基甲酰胺48mL,催化剂1.0g,反应温度100℃,反应时间6h,搅拌转速800r/min,氧气通入速率6mL/min。在此条件下,苯乙烯的转化率为69.8%,环氧苯乙烷的选择性为54.2%。高稳定性Co2+-NaX催化剂的活性优于5次固态离子交换制备的Co2+-NaX,且其重复使用时活性保持不变。     

工艺条件对[Bmim]Br-AlCl3催化1-丁烯齐聚产物分布的影响

以离子液体[Bmim]Br-AlCl3为催化剂,研究了反应温度、催化剂用量、反应压力及反应时间对1-丁烯齐聚液相产物分布的影响。结果表明,在反应温度为20-60℃,催化剂用量为1-4 g,反应压力为0.04-0.12 MPa,反应时间为1-3 h条件下,齐聚产物以三聚体、四聚体和五聚体为主,四聚体含量最多,二聚体含量最少,其质量分数小于10%。     

吡咯烷酮酸性离子液体高效催化纤维素水解制葡萄糖

合成并表征了一系列咪唑类和吡咯烷酮类酸性离子液体,并以这些离子液体作催化剂,采用1-丁基-3-甲基咪唑氯化盐([Bmim]Cl)为溶剂,开展了纤维素催化水解制葡萄糖的研究。先以纤维二糖为模型化合物,考察了纤维二糖-葡萄糖体系的稳定性,后续又分别考察了加水量、加水时间、催化剂种类及用量、反应温度和时间等因素对纤维素水解制葡萄糖反应的影响。结果表明,与咪唑类酸性离子液体相比较,吡咯烷酮类酸性离子液体是更优良的促进纤维素水解的催化剂。采用1-甲基-2-吡咯烷酮甲基磺酸盐(［Hnmp］CH₃SO₃)酸性离子液体为催化剂时,在110℃下,当催化剂、纤维素中包含的葡萄糖单元、水三者的摩尔比为1∶3∶210,加水方式为40 min内每隔10 min加1次,分5次加完时,反应2 h,葡萄糖的收率为68%。     

以活性炭为模板制备钙钛矿型LaMnO_3催化剂

为提高钙钛矿型氧化物催化剂的比表面积,以活性炭为硬模板剂,采用浸渍法制备了一系列不同活性炭用量的LaMnO3催化剂,利用XRD,BET,SEM,TG,H2-TPR等手段对催化剂进行了表征,并考察了其催化甲苯燃烧的活性。实验结果表明,适当用量的活性炭模板剂能明显提高LaMnO3催化剂的比表面积和结晶度,改善催化剂的氧化还原性,从而提高其催化甲苯燃烧的活性;当活性炭用量为0.5 g(以理论上制备5.0 g催化剂为基准)时,制得的LaMnO3催化剂的比表面积最大(可达28.6 m2/g),且活性最高,在进料混合气中甲苯的含量为0.88%(φ)、气态空速为20 L/(g.h)的反应条件下,甲苯的完全转化温度约为260℃。     

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%。     

La-OMS-2催化剂催化甲苯氧化制苯甲醛

合成了氧化锰八面体(OMS-2)分子筛,采用离子交换法和浸渍法制备了稀土金属La改性的OMS-2分子筛(La-OMS-2)催化剂,并用于甲苯液相选择性氧化制苯甲醛,考察了催化剂用量、反应温度、反应时间、氧气流量及溶剂种类对甲苯转化率和苯甲醛选择性的影响,对La-OMS-2催化剂进行了X射线衍射表征和BET比表面积测定。实验结果表明,离子交换法制备的La-OMS-2-A催化剂的活性高于浸渍法制备的La-OMS-2-B催化剂,在甲苯0.1mol、溶剂冰乙酸10mL、氧气流量60mL/min、La-OMS-2-A催化剂用量0.10g、反应温度353K、反应时间1.0h的条件下,甲苯转化率达61%,苯甲醛收率为56%。加入La对OMS-2分子筛中的MnO晶格结构产生了影响,提高了苯甲醛的收率。     

高性能酯化蜡的合成

以微晶蜡为原料,采用纯氧氧化和催化酯化一步法工艺,合成了高性能酯化蜡.最佳工艺条件为:反应温度150℃,反应时间6h,氧气流量2.0 L/(h·g),助酯化剂为原料质量的15％,酯化催化剂为原料质量的0.3％;在产物中,调入质量分数15％的高熔点聚合物,可以制得酸值在2～10 mg/g、皂化值在78～88 mg/g、熔...     

WO_3/SBA-15催化剂的制备及其氧化脱硫性能

以介孔SBA-15分子筛为载体,采用两种不同钨源(H_2WO_4和H_2C_2O_4、H_2WO_4和H_2O_2)通过浸渍法制备了WO_3/SBA-15催化剂;采用X射线衍射和傅里叶变换红外光谱法对介孔SBA-15分子筛和WO_3/SBA-15催化剂进行了表征;以硫含量为500μg/g的模拟汽油为原料进行氧化脱硫反应,反应后油相用1-甲基-2-吡咯烷酮萃取,考察了萃取剂用量、催化剂用量、氧化反应温度和反应时间对脱硫率的影响。表征结果显示,WO_3/SBA-15催化剂有规则的二维六方介孔结构,WO_3在载体上高度分散。实验结果表明,以H_2WO_4和H_2C_2O_4为钨源制备的WO_3/SBA-15催化剂的脱硫效果较好,在反应温度320 K、反应时间120 min、模拟汽油60 mL、催化剂用量0 12 g、双氧水0.57 mL、萃取剂与模拟汽油体积比0.50、萃取时间5 min的条件下,脱硫率可达94.05%。     

Co-La/γ-Al_2O_3催化剂上肉桂醛选择加氢制备肉桂醇

研究了肉桂醛选择加氢制备肉桂醇的Co-La/γ-Al2O3催化剂,考察了助剂La含量、焙烧温度、催化剂用量、反应时间等对催化剂加氢性能的影响。研究表明,La的加入较大地提高了催化剂的活性,当焙烧温度为823K时催化剂活性最高。在p(H2)为2 0MPa、单位体积肉桂醛的催化剂用量为0 2g/mL、反应时间为1h的条件下,肉桂醛的转化率为17 78%,肉桂醇的选择性为89 18%。Co-La/γ-Al2O3催化剂催化的加氢反应不存在诱导效应,在反应前期(3h)转化率增加较快,肉桂醛的转化率达59 83%,肉桂醇的选择性为92 01%,适宜的催化剂用量为0 24～0 28g/mL。     

固体酸催化合成ε-己内酯的研究 Ⅰ.催化剂的表征及其催化性能

采用浸渍法和混烧法,以γ-Al2O3或Al-MCM-41为载体分别负载B2O3和WO3活性组分,制备了可用于环己酮催化氧化合成ε-己内酯的固体酸催化剂,通过XRD、N2吸附-脱附、SEM和TEM等技术对催化剂进行了表征,并利用ε-己内酯合成实验评价了催化剂的性能。实验结果表明,混烧法制备的B2O3/γ-Al2O3催化剂对环己酮氧化合成ε-己内酯具有较高的活性。在B2O3/γ-Al2O3催化剂用量为0.8 g,第一步反应中丙酸65.19 g、双氧水25.00 g、48.13 kPa、3 h,第二步反应中环己酮5.40 g、50℃、常压、2 h的条件下,ε-己内酯的选择性和收率分别达95.80%和85.97%。在该催化反应中,催化剂的比表面积、孔径及孔体积等结构参数对催化活性影响不大,而高温焙烧过程中B2O3进入γ-Al2O3晶相后产生的晶格缺陷是该催化剂高活性的关键。     

固体超强酸催化合成葡萄酒香料己酸正丁酯

利用四氯化锡、硅酸钠相互促进水解,制备了固体超强酸SO42-/SnO2-SiO2催化剂,采用该催化剂催化正己酸与正丁醇的酯化反应合成葡萄酒香料己酸正丁酯,考察了催化剂制备条件和反应条件对酯化反应的影响以及催化剂的重复使用性能,并采用XRD,FTIR,TG分析等方法对催化剂进行了表征。实验结果表明,适宜的催化剂制备条件为:浸渍液为3 mol/L的硫酸、n(Sn)∶n(Si)=1∶8、焙烧温度500℃、焙烧时间3 h;适宜的酯化反应条件为:n(正丁醇)∶n(正己酸)=3.0∶1、催化剂用量0.5 g(基于0.1 mol正己酸)、回流反应2.0 h。在此条件下,酯化率可达99.0%。该催化剂的重复使用性能较好,使用5次时酯化率仍达80%以上。