非均相催化一步合成碳酸二苯酯及溶胶凝胶法制备催化剂载体合成条件的优化

The support of catalyst for the direct synthesis of diphenyl carbonate （DPC） by heterogeneous catalytic reaction was prepared by the sol-gel method. Compared with activated charcoal, molecular sieve, porous ceramics, hopcalite, the support prepared by the sol-gel method has higher activity. The characterization of the support by X-ray diffraction （XRD） and transmission electron microscope （TEM） show that the mare crystal phase is Co2MnO4 and the average particle diameter is about 40 nm. The optimum conditions for synthesis of the support were determined by orthogonal experiments, which indicate that the proportion of Cu, Mn, and Co is the first important factor influencing the yield and selectivity of DPC. Temperature of calcination is the second one. The optimum conditions are： molar proportion of Cu, Mn, and Co being 1 ： 1 ： 1, temperature of calcination 700℃, drying at 100~C, temperature of water bath 85~C. The yield and selectivity of DPC in the process can reach 38% and 99% in the batch operation, respectively. The copper cobalt manganese mixed oxides chosen as the support contribute more to the high catalytic activity than the sol-gel method.     

Pd-Co/Hopcalite混合氧化物催化苯酚氧化羰基化合成碳酸二苯酯的研究

以Hopcalite氧化物作为载体,浸渍后得到Pd-Co/Hopcalite混合氧化物负载型催化剂,用于氧化羰基化合成碳酸二苯酯(DPC)。通过扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射(XRD)和X射线光电子能谱(XPS)对催化剂进行表征,结果表明:催化剂颗粒大小均匀,具有良好的孔结构;稳定晶相Cu Mn2O4、Co Mn2O4和Pd0.5Pd3O4的形成使反应前后催化剂表面活性组分Mn、Co的价态保持不变,有利于催化剂的重复使用;Pd0.5Pd3O4产生晶格缺陷,增加了晶格中的氧空位,可促进气相氧的吸附,加速整个催化循环,有利于活性组分再生,催化活性进一步提高。通过合成实验,DPC收率和选择性分别达到43.5%和99.6%。     

钯负载锰氧化物基双金属复合氧化物催化氧化羰基化合成碳酸二苯酯

采用共沉淀法分别制备锰掺杂钨、钒、铋3种双金属复合氧化物载体,以氯化钯为活性组分制备负载型催化剂,并用于苯酚氧化羰基化合成碳酸二苯酯(DPC)。通过气相色谱(GC)、X射线衍射(XRD)、氢气程序升温还原(H2-TPR)、X射线光电子能谱(XPS)等表征手段,对催化剂结构和性能进行表征。结果表明:钨-锰载体随掺杂比例和焙烧温度升高,逐步形成四氧化三锰晶粒,同时钨渗入锰氧化物晶格中,在掺杂比(物质的量比)为1∶1、焙烧温度为600℃条件下制备的催化剂性能最佳,DPC收率为5.20%;钒-锰载体在焙烧温度为400℃、掺杂比为1∶5条件下形成二氧化锰晶相,催化剂性能明显提高,DPC收率为10.46%,而较高的焙烧温度会破坏晶型的完整;铋-锰载体在掺杂比为1∶5、焙烧温度为400℃条件下制备的催化剂催化效果最好,DPC单程收率可达到13.13%。     

Pd/HKUST-1催化苯酚氧化羰基化合成碳酸二苯酯

采用溶剂热-热回流两步法制备了金属有机框架材料负载Pd催化剂(Pd/HKUST-1),对催化剂进行表征,考察了其催化苯酚氧化羰基化合成碳酸二苯酯(DPC)反应性能及稳定性。结果表明：Pd物种在HKUST-1载体上的分散性好,平均粒径为2.3 nm;当Pd、苯酚的物质的量比n(Pd)/n(BP)为1/425时,在100℃反应8 h,苯酚转化率为53.8%,DPC选择性为71.3%;回收Pd/HKUST-1再次使用时催化性能降低,主要是由于Pd物种流失造成的。Pd/HKUST-1具有较大的比表面积,一方面增大了反应物分子的内扩散阻力,降低了生成DPC的可能性,导致其选择性较低;另一方面,在反应中流失的Pd组分可再次沉积在催化剂表面,因此Pd/HKUST-1具有一定的稳定性。     

氧化羰基化合成碳酸二苯酯催化反应机理的探讨

苯酚氧化羰基化合成碳酸二苯酯（DPC）是目前合成DPC最有发展前途的方法之一。深入了解其反应机理,对催化体系的开发以及工艺条件的优化具有重要的理论指导意义。本文对近年来氧化羰基化一步合成碳酸二苯酯的各类催化反应体系的反应机理进行了综述．指出CO的活化是该反应的关键步骤,文中论述了CO的活化机理及过渡金属催化剂的催化作用．为进一步的研究工作提供理论参考。     

Ce在负载Pd催化苯酚氧化羰基化合成碳酸二苯酯反应中的作用

采用微乳液法制备了Ce为助剂的Pd-Ce-O/SiO₂催化剂,用于苯酚氧化羰基化合成碳酸二苯酯（DPC）反应。活性评价结果显示,催化剂性能随着Ce用量的增加而提高,当Ce/Pd摩尔比为10/1时,苯酚转化率为64.4%,碳酸二苯酯选择性为83.4%。利用XRD表征发现,部分Ce⁴⁺进入到PdO晶格中,使得失活Pd原子中的电子更容易向Ce转移,从而易于再生,表现出更好的催化性能。根据上述结果,设计制备了Pd-O/CeO₂催化剂用于本反应,苯酚转化率和碳酸二苯酯选择性分别仅为24.0%和23.3%。表征发现,在Pd-Ce-O/SiO₂催化剂表面,Pd物种主要是PdO,而Pd-O/CeO₂表面的Pd物种则以PdO₂为主。由于苯酚氧化羰基化反应的活性中心为Pd(Ⅱ),所以Pd-O/CeO₂催化性能较差。并且,由于Pd与CeO₂之间存在强相互作用,催化剂表面Pd含量较低,这也是Pd-O/CeO₂催化活性较差的原因之一。     

Ce在负载Pd催化苯酚氧化羰基化合成碳酸二苯酯反应中的作用

采用微乳液法制备了Ce为助剂的Pd-Ce-O/SiO_2催化剂,用于苯酚氧化羰基化合成碳酸二苯酯(DPC)反应。活性评价结果显示,催化剂性能随着Ce用量的增加而提高,当Ce/Pd摩尔比为10/1时,苯酚转化率为64.4%,碳酸二苯酯选择性为83.4%。利用XRD表征发现,部分Ce~(4+)进入到PdO晶格中,使得失活Pd原子中的电子更容易向Ce转移,从而易于再生,表现出更好的催化性能。根据上述结果,设计制备了Pd-O/CeO_2催化剂用于本反应,苯酚转化率和碳酸二苯酯选择性分别仅为24.0%和23.3%。表征发现,在Pd-Ce-O/SiO_2催化剂表面,Pd物种主要是PdO,而Pd-O/CeO_2表面的Pd物种则以PdO_2为主。由于苯酚氧化羰基化反应的活性中心为Pd(Ⅱ),所以Pd-O/CeO_2催化性能较差。并且,由于Pd与CeO_2之间存在强相互作用,催化剂表面Pd含量较低,这也是Pd-O/CeO_2催化活性较差的原因之一。     

氧化羰基化法合成碳酸二苯酯过程热力学分析

采用Benson基团贡献法,对氧化羰基化法合成碳酸二苯酯(DPC)的反应焓变、反应熵变、吉布斯自由能变及平衡常数进行热力学估算.结果表明:此反应为一放热反应,较低的反应温度对其有利;热力学平衡常数比较大,此反应有向正方向自发进行的趋势.     

氧化羰基化法合成碳酸二苯酯催化剂的研究进展

介绍了用氧化羰基化法合成碳酸二苯酯所用催化剂的研究新进展,包括均相催化剂和负载型催化剂。并对其现状和存在的问题进行了讨论,强调固相催化将是氧化羰基化一步合成碳酸二苯酯的发展方向。     

氧化羰基化法合成碳酸二苯酯的定性和定量分析

采用溶胶凝胶法合成铜、钴、锰混合氧化物作为载体,负载氯化钯催化氧化羰基化合成碳酸二苯酯,利用气相色谱一质谱联用技术对产物进行了定性分析,用气相色谱内外标相结合的方法进行了定量分析.定性结果表明,副产乙酸苯酯、三丁基铵、1-安息香酸基-2-羟基苯酯和对溴苯基碳酸苯酯,并在此基础上提出生成机理;定量结果表明,苯酚和苯酚/碳酸二苯酯(DPC)线性回归标准方程的相关系数分别为0.998 83和0.998 69,DPC和苯酚的相对标准偏差分别为2.18%和5.44%,回收率分别为98.38%～103.69%和98.33%～101.42%,该方法重现性好,适用于此催化体系中氧化羰基化反应目标产物DPC和反应物苯酚的分析.     

Pd/CuO-Ce0.5Mn0.5O2催化剂氧化羰基化合成碳酸二苯酯

采采用2种CuO引入方法制备了CuO-Ce0.5Mn0.5O2载体,再通过沉淀法负载活性组分Pd得到了0.5%Pd/CuO-Ce0.5Mn0.5O2催化剂,以XRD, SEM, BET等手段对催化剂进行了表征. 将该催化剂用于苯酚氧化羰基化合成碳酸二苯酯的反应,考察了引入CuO对催化剂催化活性的影响. 结果表明,采用溶胶-凝胶法添加不同含量的CuO时,载体的孔结构及活性组分在载体表面的分散都得到了不同程度的改善;在CuO添加量为9%(w)的条件下,反应在温度75℃、压力5 MPa下进行12 h,碳酸二苯酯收率可达17.06%.     

氧化羰基化合成碳酸二苯酯的催化剂研究进展

综述了以苯酚、一氧化碳和氧气为原料,用氧化羰基化法合成碳酸二苯酯(DPC)用的均相络合物催化剂和负载型催化剂的研究进展。     

配合物Pd(C4H2O4)(C4H8N2)0.5的合成及对苯酚的氧化羰基化的催化活性

A novel complex Pd(C4H2O4)(C4H8N2)0.5 has been synthesized by solvent thermal synthesis and used as a heterogeneous catalyst for direct synthesis of diphenyl carbonate (DPC) by oxidative carbonylation of phenol. In the reaction system of Pd(C4H2O4)(C4H8N2)0.5/Cu(OAc)2/ tetrabutylammonium bromide/ hydroquinone/ 4A molecular sieves, the effect of reaction temperature, time and CO pressure on catalytic activity were investigated, and the results revealed that the catalyst could catalyze oxidative carbonylation of phenol effectively. Under suitable reaction conditions of T=90℃, t=4h, p(O2)=0.3 MPa, p(CO)=3.9 MPa and CH2Cl2 as solvent, the turnover number (TON) of diphenyl carbonate can reach about 13.50 (mol-DPC/mol-Pd), which is higher than the TON for pure PdCl2 under the same reaction conditions.     

Pd-Cu/La_(0.5)Pb_(0.5)MnO_3上氧化羰基化合成碳酸二苯酯

针对氧化羰基化合成碳酸二苯酯反应过程在低氧浓度下催化剂活性低的特点,研制出一种高效负载型双金属催化剂Pd-Cu/La0.5Pb0.5MnO3,并采用向反应体系中连续通入CO、O2的混合气体对苯酚氧化羰基化合成碳酸二苯酯(DPC)。实验表明,Pd-Cu/La0.5Pb0.5MnO3催化剂适宜的n(Cu)∶n(Pd)=1∶1,在苯酚50 g,催化剂1.0 g,通氧速度15 mL/min,CO进料速度285 mL/min,反应压力1.0 MPa,反应温度80℃条件下,反应5 h时,DPC产率达16.4%。     

CuBr3L2络合催化剂羰基合成碳酸二甲酯的反应研究

开发了甲醇液相羰基化法合成碳酸二甲酯的新型CuBr3L2络合催化剂.实验结果表明,该催化剂在反应温度373～383 K、压力3.0～3.5 MPa、催化剂质量浓度0.15～0.20 g·mL-1、反应时间4～6 h的条件下,甲醇的转化率可达23%～25%,碳酸二甲酯选择性为96%～98%.且该催化剂性能稳定,可反复使用.XPS等表征发现配位剂四丁基溴化铵(简称L)的添加有助于表面活性物种Cu(Ⅰ)的形成,推导了可能的反应机理.对该催化体系进行动力学研究,推导出合适的动力学方程以及相关的动力学参数.该反应是一近似二级反应,反应表观速率常数Kp与催化剂质量浓度和反应温度有关,且Kp与催化剂质量浓度的平方成正比;高温高压不利于主反应的进行,导致目的产物选择性的下降.     

铜基络合催化剂液相羰基合成碳酸二甲酯

制备了甲醇液相羰基化法合成碳酸二甲酯(DMC)的新型CuBr3L2络合催化剂,该催化剂具有较高的催化活性与稳定性. XPS和EPR表征发现添加配位剂四丁基溴化铵(简称L)有助于表面活性物种Cu(I)的形成. 采用正交实验设计对工艺条件进行优化,在温度373~383 K、压力3.0~3.5 MPa、时间4~6 h、催化剂浓度(以甲醇的体积计) 0.15~0.20 g/mL的工艺条件范围内,甲醇转化率可达到23%,DMC选择性大于95%. 动力学研究表明,该反应是一个近似二级反应,反应表观速率常数Kp与催化剂质量浓度和反应温度有关,且Kp与催化剂浓度的平方成正比. 高温高压不利于主反应的进行,导致目的产物选择性下降.     

CuBr/DMAP/DMA催化乙醇氧化羰基化合成碳酸二乙酯反应的研究

为了提高乙醇氧化羰基化合成碳酸二乙酯(DEC)催化反应性能,考察了不同配体、催化剂配比、催化剂浓度、反应温度、反应时间等条件对乙醇转化率和DEC选择性的影响,并利用气相色谱-质谱联用(GC-MS)和气相色谱(GC)对反应产物进行了定性和定量分析。结果表明,当以4-二甲氨基吡啶(DMAP)为配体,CuBr:DMAP=1:2,在合适的反应条件下(催化剂浓度0.25 mol·L-1,反应压力3.5 MPa,反应温度100℃,40 mL N,N-二甲基乙酰胺(DMA)),乙醇转化率为28.6%,DEC选择性为99.9%。通过探讨反应机理,认为CuBr/DMAP/DMA催化体系不仅有利于主反应控制步骤CO的插入反应,有助于中间体的形成,缩短了反应的诱导期,反应时间由180 min减至90 min,也抑制了副产物乙酸乙酯中间体的形成,提高了反应的选择性。     

PdCl_2-CuCl_2/AC催化乙醇氧化羰化合成碳酸二乙酯工艺条件的研究

碳酸二乙酯(DEC)是一种主要的碳酸酯,可以作为有机合成的中间体、溶剂以及油品添加剂使用。该文以三苯基膦PdC l2-CuC l2负载活性炭作催化剂,通过连续流动气固相反应床,对乙醇直接气相氧化羰化合成DEC的反应进行了研究。结果表明:在消除内外扩散的条件下,开始随着反应温度的升高,乙醇的转化率逐渐升高到25%,当温度超过443 K时,DEC的选择性下降到91%;反应压力越高,乙醇的转化率越大,但DEC的选择性保持在93%;CO和O2的摩尔比控制在4~8有利于DEC的合成;空速控制在1 260~2 500 h-1时对乙醇的转化率和DEC的选择性影响不大,分别稳定在30%和95%左右,但DEC的时空产率变化明显,从27 g DEC/(L ca.th)增加到203 g DEC/(L ca.th)。     

液相甲醇氧化羰基法合成碳酸二甲酯

液相甲醇氧化羰基法是近年开发和工业化的合成ＤＭＣ新工艺，文中通过对该工艺所用催化剂的进展、基础气液平衡数据和工艺流程的考察，展现了其取代传统光气法合成ＤＭＣ的前景，可参考该法在“九五”期间建立我国ＤＭＣ产品的工业生产。