介孔固体酸碱催化剂的合成、表征及催化应用

论文摘要

通过两步晶化法优化合成了高度有序的的六方和立方介孔硅铝分子筛（MB41和MB48）。NH3-TPD测试和吡啶吸附红外光谱测试表明HMB41和HMB48拥有比普通HAl-MCM-41和HAl-MCM-48更强的酸性。在苯酚叔丁基化反应中,HMB41和HMB48也表现出了比HAl-MCM-41和HAl-MCM-48更高的苯酚转化率和2, 4-二叔丁基苯酚选择性。以三段共聚物(EO20PO70EO20)作为模板剂,通过苯基三乙氧基硅烷（PTES）和正硅酸乙酯（TEOS）在酸性条件下的共缩合,制备了苯基功能化的大孔立方介孔材料。此外,通过TEOS的预水解,也制备了苯基功能化的大孔六方介孔材料。利用苯基和发烟硫酸的磺化反应,在立方和六方介孔材料孔道中引入了磺酸基团,并考察了这些介孔磺酸催化剂在苯酚叔丁基化反应以及苯酚和丙酮缩合制备双酚A反应中的催化性能。利用大孔的纯硅SBA-15作为母体材料,通过合成后嫁接制备了氨丙基功能化的介孔材料APS-SBA-15,并考察了氨丙基三乙氧基硅烷使用量对氨丙基嫁接量的影响。此外也考察了作为碱催化剂的APS-SBA-15在2′-羟基苯基甲基酮和苯甲醛缩合制备黄烷酮反应中的催化性能。实验结果表明反应物料比、氨丙基嫁接量、介孔孔径以及反应时间对2′-羟基苯基甲基酮的转化率和黄烷酮的选择性有较明显的影响。在以上合成酸碱单功能催化剂的基础上,通过巯丙基三甲氧基硅烷、氨丙基三乙氧基硅烷和正硅酸乙酯在碱性条件下和模板剂环境中的共缩合制备了巯基和氨基双功能化的介孔材料。经过氨基保护、巯基氧化和氨基脱保护等步骤,初步合成了含磺酸酸中心和氨基碱中心的酸碱双功能介孔催化剂。

论文目录

• 第一章 绪论
• 1.1 介孔材料的研究进展
• 1.1.1 引言
• 1.1.2 介孔材料的合成机理
• 1.1.2.1 液晶模板机理
• 1.1.2.2 棒状自组装机理
• 1.1.2.3 静电作用-电荷密度匹配机理
• 1.1.2.4 协同作用机理
• 1.1.2.5 其它合成机理
• 1.1.3 介孔材料的类型
• 1.1.3.1 具有不同结构的介孔材料
• 1.1.3.2 具有不同组成的介孔材料
• 1.2 介孔材料的应用
• 1.2.1 介孔材料的催化应用
• 1.2.1.1 酸催化
• 1.2.1.2 碱催化
• 1.2.1.3 氧化还原催化
• 1.2.1.4 聚合反应催化
• 1.2.2 介孔材料中的纳米组装
• 1.2.3 介孔材料的光学电学应用
• 1.2.4 介孔材料的生物应用
• 1.3 本课题的目的和意义
• 参考文献
• 第二章 强酸性介孔硅铝分子筛在苯酚叔丁基化反应中的催化应用
• 2.1 引言
• 2.2 实验部分
• 2.2.1 主要原料与试剂
• 2.2.2 强酸性介孔分子筛的合成
• 2.2.3 表征
• 2.2.4 苯酚叔丁基化反应
• 2.3 强酸性介孔分子筛的合成和表征
• 2.3.1 强酸性立方介孔分子筛的合成和表征
• 2.3.2 强酸性六方介孔分子筛的合成和表征
• 2.3.3 强酸性介孔分子筛的酸性表征
• 2.4 强酸性介孔分子筛在苯酚叔丁基化反应中的催化活性
• 2.4.1 强酸性六方介孔分子筛的催化活性
• 2.4.2 强酸性立方介孔分子筛的催化活性
• 2.5 本章小结
• 参考文献
• 第三章 苯基功能化的大孔立方、六方介孔分子筛的合成、磺化及催化应用
• 3.1 引言
• 3.2 实验部分
• 3.2.1 主要原料与试剂
• 3.2.2 苯基功能化的大孔介孔分子筛的合成
• 3.2.3 表征
• 3.2.4 磺化
• 3.2.5 催化测试
• 3.3 苯基功能化的大孔介孔分子筛的合成和表征
• 3.3.1 苯基功能化的大孔立方介孔分子筛的合成和结构表征
• 3.3.2 苯基功能化的大孔六方介孔分子筛的合成和结构表征
• 3.3.3 大孔介孔分子筛苯基功能团的表征
• 3.4 苯基功能化大孔介孔分子筛的磺化及催化应用
• 3.4.1 磺化
• 3.4.2 在苯酚叔丁基化反应中的应用
• 3.4.3 在苯酚和丙酮缩合制备双酚 A 反应中的应用
• 3.5 本章小结
• 参考文献
• 第四章 氨丙基功能化的介孔分子筛的合成和在黄烷酮合成中的催化应用
• 4.1 引言
• 4.2 实验部分
• 4.2.1 主要原料与试剂
• 4.2.2 纯硅 SBA-15 的合成
• 4.2.3 氨丙基功能化的 SBA-15 的制备
• 4.2.4 表征
• 4.2.5 苯甲醛和2′-羟基苯基甲基酮的缩合反应
• 4.3 氨丙基功能化的 SBA-15 的合成和表征
• 4.4 氨丙基功能化的 SBA-15 在黄烷酮合成中的催化应用
• 4.4.1 不同原料比对反应的影响
• 4.4.2 不同反应时间对催化剂活性的影响
• 4.4.3 不同介孔孔径对催化剂活性的影响
• 4.5 本章小结
• 参考文献
• 第五章 酸碱双功能催化剂的合成和表征
• 5.1 引言
• 5.2 实验部分
• 5.2.1 主要原料与试剂
• 2 的合成'>5.2.2 SH-MCM-41-NH₂的合成
• 3-MCM-41-NH₂ 的制备'>5.2.3 HSO₃-MCM-41-NH₂的制备
• 5.2.4 表征
• 5.3 结果和讨论
• 5.4 进一步研究工作设想
• 参考文献
• 第六章 结论
• 作者简历
• 致 谢
• 中文摘要
• 英文摘要