甲苯选择氧化制苯甲醛的研究进展

甲苯直接氧化制备苯甲醛是一条最为简单而经济的生产工艺。简要介绍了生产苯甲醛的传统工艺,综述了近几年国内外甲苯气相氧化法、液相氧化法的工艺条件及其催化剂的研究进展,阐述了甲苯控制氧化合成苯甲醛热力学理论基础与甲苯控制氧化合成苯甲醛的机理研究现状。     

催化合成苯甲醛催化剂研究进展

综述了甲苯气相氧化法、液相氧化法、苯甲醇选择性氧化法、苯甲酸甲酯还原法制备苯甲醛的主催化剂研究进展,并提出了具有开发应用前景的八面体分子筛催化剂体系.     

InCl3/HMS介孔催化剂的结构及其催化烷基化作用特征

介孔固体烷基化催化剂的研究和开发是现今催化和环境等领域的重要课题之一.以人工合成HMS(hexagonalmesoporoussilica)介孔新材料为载体,采用浸渍蒸发法制备了InCl3/HMS负载型介孔固体催化剂,应用XRD和N2等温吸附技术表征了该催化剂介孔结构特征,考察了InCl3负载量、活性前驱物、反应温度、反应物和催化剂重复使用等不同条件下InCl3/HMS催化剂催化烷基化反应的作用特征.研究结果表明,制备的InCl3/HMS催化剂仍具有介孔结构,孔径介于2.0～2.3nm;活性组分InCl3负载量与催化烷基化活性相关,在负载量为1.41mmolInCl3·(gHMS)-1载体时,催化剂活性最高;过多的InCl3负载量,催化剂孔容和比表面积的降低,说明InCl3积聚于HMS载体孔道内,降低了催化活性;HMS负载不同活性组份前驱物ZnCl2和InCl3后,对于苯和苄氯烷基化反应的活性为InCl3/HMS>ZnCl2/HMS;在InCl3/HMS催化剂上,苯与苄氯烷基化催化反应(苯过量)符合一级动力学方程;在同样的InCl3/HMS催化剂上,对苯和不同取代苯的烷基化反应的催化反应活性高低次序为苯>甲苯>对二甲苯;初步研究了重复使用的催化剂活性变化,结果说明催化剂表现出较好的可重复使用性.这些结果还初步表明InCl3/HMS催化烷基化机理可能在于催化剂表面的氧化还原作用.     

甲苯液相选择性氧化制苯甲醛的工艺研究

甲苯与空气液相选择性氧化是一条制备苯甲醛的绿色化生产路线。建立了一套甲苯液相空气氧化的连续化试验装置,在工业装置操作条件下,通过加入含氮杂环化合物助催化剂,提高了甲苯转化率和苯甲醛选择性。研究结果表明,加入苯并咪唑助催化剂100 mg·kg~(-1)后,甲苯转化率为17.3%,苯甲醛选择性为6.6%。     

Co-VPO催化甲苯液相H_2O_2氧化制苯甲醛

以Co-VPO为催化剂,对常压下甲苯液相H2O2氧化制备苯甲醛进行了研究。考察了催化剂用量、反应温度、反应时间、H2O2用量、溶剂用量等因素对反应的影响。结果表明:Co-VPO复合催化剂对甲苯液相氧化反应具有优良的催化性能,在催化剂用量为0.4 g,助催化剂NaBr用量为0.2 g,反应温度为90℃,反应时间为4 h,H2O2用量为12 mL,溶剂用量为15 mL的条件下,甲苯的转化率可达19.8%,苯甲醛的选择性为60.4%。对催化剂进行了固体紫外表征,并对反应机理做了初步探讨。     

CuO_x/4A催化剂上苯甲醇液相氧化制苯甲醛性能研究

采用等体积浸渍法制备了一系列Cu改性4A分子筛催化剂,用于过氧化氢液相催化氧化苯甲醇制苯甲醛的反应。采用N2等温吸附-脱附法、XRD和程序升温还原对不同负载量的CuOx/4A催化剂进行了表征。当苯甲醇20 mL、双氧水30 mL、催化剂0.2 g、反应温度80℃、反应时间5 h时,质量分数6%CuOx/4A催化剂上苯甲醇的转化率为49.5%,苯甲醛选择性为83.6%,苯甲醛收率为41.4%,反应活性最高;4A分子筛上Cu及Cu负载量的改变,显著影响着催化剂的比表面积、金属物相结构和还原性。6%CuOx/4A催化剂表现出较佳的催化氧化苯甲醇制苯甲醛性能,主要归因于4A分子筛上高分散的Cu-O物种;而且6%CuOx/4A催化剂具有较低的还原温度。     

W-HMS催化剂的原位法制备研究

以钨酸为原料,通过原位合成法将W~(6+)引入六方介孔全硅分子筛HMS骨架中,制备了W- HMS催化剂。采用XRD、FT-IR以及EDS对所得催化剂结构进行了表征,并通过环戊烯过氧化氢非均相催化氧化制备戊二醛,考察了其催化活性。结果显示,W-HMS催化剂的催化性能与W的量密切相关．在n_(si)/n_w(物质的量比)大于或等于30时,催化剂保持了完好的HMS分子筛结构,W原子以嵌入HMS骨架的形式高度分散于载体内表面,构成催化活性中心,对环戊烯氧化反应转化率可达100%,生成戊二醛的选择性达79．3%。     

对叔丁基苯甲醛合成研究进展

叙述了采用化学氧化法、氧气(空气)氧化法及电解氧化法等合成对叔丁基苯甲醛的研究进展,评述了各种合成方法的优缺点.认为采用多相固相催化剂进行液相选择性氧化对叔丁基甲苯合成对叔丁基苯甲醛是开发前景最好的方法,研究多相固体催化剂的制备方法、选择合适的反应条件成为该方法的关键.     

Co-Mo催化剂上甲苯气相选择氧化制苯甲醛的研究

制备一系列的负载型Co-Mo-O/Al2O3-USY催化剂,并用于甲苯的气相选择氧化制苯甲醛。结果表明:在空速6000h-1,空气/甲苯摩尔比100,MoO3负载量为10.00%(质量分数),在480℃反应,得到甲苯转化率43.76%,苯甲醛选择性25.97%,苯甲醛收率为11.37%的结果。并用X射线衍射、X射线光电子能谱等测试手段,对催化剂进行结构表征。     

介孔分子筛HMS负载磷钨酸催化剂的制备及其氧化脱硫性能研究

杂多酸催化剂同时具有酸性和氧化性,用于轻质燃料油的氧化脱硫具有很好的效果。以十二胺为模板剂,磷钨酸为活性组分,介孔分子筛HMS为载体,分别采用浸渍法和一步合成法制备了负载型HPW/HMS催化剂。对催化剂进行了FT-IR和SEM分析表征,考察了催化剂制备条件和反应条件对其脱硫活性的影响。结果表明:采用一步合成法制备的HPW/HMS催化剂,其脱硫效率高于浸渍法制备的催化剂;与焙烧法相比,通过溶剂萃洗去除一步合成法制备过程中的模板剂,得到的催化剂脱硫率更高;HPW/HMS催化剂仍然保持磷钨酸的Keggin结构,能有效催化氧化二苯并噻吩(DBT);在反应温度50℃,反应时间60 min,催化剂质量0.02 g,H2O2体积0.1 m L的条件下,DBT脱除率达到96.5%。     

对叔丁基苯甲醛的合成方法

综述了合成对叔丁基苯甲醛的方法的研究进展。氧化法包括以V及其助剂为催化剂的固定床高温气相氧化法、以三氧化二锰与硫酸形成的悬浮液为催化剂的低温液相氧化法及以对叔丁基甲苯为原料的电解氧化法;加氢法是以对叔丁基苯甲酸及其衍生物为原料的气相加氢工艺,详细描述了具有代表性的双金属Ru/Sn、MnO2/γ-Al2O3、Cu/YtO、Sn/金属氧化物及镧系元素/ZrO2等催化剂的制备、反应条件及反应结果,认为加氢法是较好的工艺路线。     

二氧化钛负载磷钨酸固体酸催化合成苯甲醛甘油缩醛

通过溶胶-凝胶法制备了二氧化钛负载的磷钨酸(简写TPA-TiO2)固体酸催化剂,用XRD和N2-吸附对催化剂进行了表征.以苯甲醛和甘油为原料合成了苯甲醛甘油缩醛,考察了催化剂焙烧温度、TPA负载量、反应时间、反应物配比、催化剂用量及催化剂的重复使用性能对反应的影响.XRD结果指出TPA的存在延迟并抑制了TiO2的晶化以及稳定了锐钛矿晶相.实验结果表明,TPA-TiO2催化剂是合成苯甲醛甘油缩醛的良好催化剂;在TPA-TiO2催化剂的焙烧温度550℃,TPA负载量(质量分数)15%,催化剂用量0.5 g,n(苯甲醛):n(甘油)=1:1.1、甲苯为带水剂,反应时间2.0 h的最佳反应条件下,苯甲醛甘油缩醛的收率可达98.4%.TPA-TiO2催化剂的制备方法简单、催化活性高、重复使用性好,产品收率高,后处理简便,无三废污染,符合节能环保、绿色催化的发展趋势.     

甲苯选择氧化制苯甲醛工艺及催化剂研究进展

介绍了当前甲苯选择氧化制苯甲醛的主要方法——液相氧化法、气相氧化法;重点综述了近年来相应催化剂的研究进展,并为研发高效绿色催化剂以及气相氧化法工艺工业化指明方向。     

微波诱导SiC改性Co-Ce/Al2O3催化剂催化氧化甲苯性能的研究

采用共沉淀法制备SiC改性5%Co-2.5%Ce/Al₂O₃催化剂,研究了不同SiC负载量改性催化剂的吸波升温性能和催化氧化甲苯性能。结果表明,随着SiC负载量的增加,催化剂吸波升温性能逐渐增强。SiC最佳负载量为5%时,催化剂催化氧化甲苯性能最佳,催化剂具有较大的比表面积和适宜的微孔结构。甲苯催化氧化活性评价结果表明,5%Co-2.5%Ce/5%SiC-Al₂O₃催化剂对不同甲苯浓度具有较强适应性,对中低浓度的甲苯降解效果显著。空速低于15 000 h^-1时催化剂能发挥高效催化作用,微波功率在120～385 W有利于甲苯的催化氧化。     

加氢法制苯甲醛的MnOx/Al2O3催化剂研究

采用等体积浸渍法制备了MnOx/Al2O3催化剂,在固定床连续反应器上考察了MnOx负载量对苯甲酸加氢制备苯甲醛的催化性能的影响,采用TG-DSC、H2-TPR、NH3-TPD和CO2-TPD等手段对催化剂进行了表征,并与催化剂活性和苯甲醛选择性关联。研究表明,在常压、380℃、氢气空速为760 h-1、氢/酸物质的量比为68的条件下,锰负载量为10%~15%的催化剂苯甲酸转化率在92%以上,苯甲醛选择性接近90%。H2-TPR表明,苯甲酸加氢反应与催化剂的氧化还原性有很大的关联,催化剂表面氧空位增加对苯甲酸加氢反应有利。NH3-TPD和CO2-TPD表明催化剂的表面酸碱性对反应活性有很大影响,具有表面弱酸性和中等强度碱性的催化剂活性和苯甲醛选择性比较高。     

铈钴复合催化剂的研究

以硝酸铈和硝酸钴、尿素等为基本原料,采用水热合成法制备出前驱体,经高温锻烧获得铈钴复合氧化物粉体,经TG-DTA,XRD,SEM等检测手段进行表征。将其作为催化剂,应用在H2O2液相氧化甲苯制备苯甲醛的实验研究中,反应物料用GC分析检测。结果表明,900-B(900℃煅烧3 h,nCe∶nCo=5∶1)铈钴复合催化剂具有良好的催化性能,在反应温度80℃时,甲苯转化成苯甲醛的转化率达到41.7%。     

乙酰丙酮盐催化甲苯液相氧化制苯甲醛的研究

以Co(acac)2为催化剂,研究其对甲苯液相空气氧化制苯甲醛的催化性能;考察了反应时间、反应温度、催化剂用量、钴锰配比等对苯甲醛浓度和收率的影响。结果表明,甲苯液相氧化反应是一平行连串的复杂反应,在反应初期(低甲苯转化率时),苯甲醛生成速率快、反应液中苯甲醛浓度迅速升高,之后趋于一稳定值,浓度变化不大,但因苯甲醛易被深度氧化生成苯甲酸,苯甲醛收率随着转化率提高而下降。反应温度对苯甲醛浓度和收率影响甚微。与醋酸钴、环烷酸钴等催化剂相比,Co(acac)2催化剂具有催化剂用量较小和腐蚀作用较轻的优点,适当添加Mn(acac)2有利于提高苯甲醛的收率。     

V-MCM-41介孔分子筛的合成与催化性能

采用三乙醇胺络合物法制备了骨架中含钒量较高的V—MCM-41分子筛催化剂,利用X射线衍射（XRD）和紫外漫反射光谱（UV—vis DRS）等技术对催化剂进行了表征,并考察了硅钒比、反应温度、体积空速、空气与甲苯比对V-MCM-41分子筛在甲苯气相选择性氧化制苯甲醛反应中催化性能的影响。结果表明,骨架中的钒是甲苯选择性氧化生成苯甲醛的活性中心,钒进入骨架中的量与硅钒物质的量比有关,当硅钒比为30时,进入骨架的钒最多,且在甲苯选择性氧化反应中对苯甲醛选择性最高。以硅钒比为30的V-MCM-41分子筛为催化剂,常压下甲苯氧化制苯甲醛较合适的反应工艺为体积空速800h^-1,空气与甲苯物质的量之比5,反应温度450℃。在此条件下,甲苯转化率为20．8％,苯甲醛选择性为41．8％,苯甲醛收率为8．7％。     

甲苯氧化制备苯甲醛工艺研究

研究了在常压下以Co/Mn/Br为催化剂、醋酸为溶剂的甲苯液相选择性氧化制备苯甲醛的反应过程。比较了不同类型催化剂对反应的影响,考察了反应温度与钴含量的影响,确定温和氧化条件下Co/Mn/Br的优化配比关系,获得了优化反应条件:催化剂为Co(OCOCH3)2/MnSO4—Mn(OCOCH3)2/C2H2Br4,反应温度98℃,n(Co)∶n(甲苯)=3.0∶100,n(Br)∶n(Co)=0.24%,n(Co)∶n(Mn)=3∶1。在该条件下甲苯转化率为48.69%,苯甲醛产率可达21.02%。     

KNO3/HMS催化酯交换法合成碳酸二月桂酯

研究了KNO₃/HMS对碳酸二甲酯（DMC）与月桂醇酯交换反应制备碳酸二月桂酯（DDC）的催化性能。用XRD、FTIR对KNO₃/HMS催化剂进行了表征,采用Hammett指示剂-苯甲酸法测定了催化剂碱强度和碱量分布的情况,并考察了KNO₃负载量、焙烧温度以及反应条件对KNO₃/HMS催化剂性能的影响。研究表明,KNO₃负载后载体HMS仍保持良好的孔结构,KNO₃的最佳负载量为13%（质量分数）,催化剂的总碱量也在此时达到最高,最佳焙烧温度为600℃;在反应物DMC/月桂醇摩尔比为1∶4、DMC的滴加温度为140℃、反应时间为5 h、催化剂用量为反应物总质量的1%条件下,催化剂的效果最佳,DDC的收率和选择性分别为81.9%和99.5%。