钯/竹炭催化剂的制备及其在湿地松松香歧化反应中的应用和反应动力学研究

论文摘要

本研究以竹炭为载体,首次系统的研究了钯/竹炭（Pd/BC）催化剂的制备工艺以及其在湿地松松香歧化反应中的应用,并对湿地松松香歧化反应的动力学进行了研究,确定了Pd/BC催化剂的制备工艺以及湿地松松香歧化反应的最优条件。论文的主要研究成果如下:（1）采用氧化剂对竹炭进行改性,采用氧化负载法改进金属钯在炭上的负载,制备出具有高活性的、催化松香歧化反应的Pd/BC催化剂。（2）对所制得的Pd/BC催化剂进行了表征,通过对载体的比表面进行测定,表明在松香歧化反应中,由于参加反应的枞酸等分子几何尺寸较大,反应可能在载体的表面及中孔和大孔中进行,因此载体提供更多的中孔和大孔将会提高催化剂的催化活性;通过对催化剂进行扫描电子显微镜（SEM）与X能谱（EDS）联用分析,发现用氧化负载法能够更好的使催化剂的活性组分均匀的分布在载体上,有利于提高催化剂的活性。（3）对湿地松松香的歧化反应进行了研究,确定了最佳的反应条件为:催化剂用量为0.4%（以原料质量为标准）,转速500r/min,反应温度270℃,反应时间2h。采用上述方法进行马尾松松香歧化反应,发现马尾松比湿地松更容易进行歧化反应,反应所得的歧化松香可以达到国家一级标准,而且催化剂的用量比湿地松松香更少。（4）对湿地松松香歧化反应的动力学进行了研究,建立了湿地松松香歧化反应的动力学模型ln Ca0- lnCa=kt,证明了在250-280℃时该反应对枞酸为一级反应,反应速率常数k与T的关系符合k=Aexp（-E/RT）方程式,其中活化能E=195.25KJ/mol,活化因子A=1.87×1017min-1。（5）竹炭改性技术、改性竹炭用作催化剂载体、竹炭氧化法载钯技术、Pd/BC-7催化剂的制备、Pd/BC-7催化剂应用于马尾松松香和湿地松松香歧化反应及其反应动力学研究等,为本论文的创新性研究。

论文目录

• 致谢
• 摘要
• Abstract
• 前言
• 1 文献综述
• 1.1 松香歧化反应机理
• 1.2 催化剂载体的主要功能
• 1.3 国内外松香歧化反应及其反应催化剂研究现状
• 1.3.1 松香歧化反应的研究
• 1.3.2 松香歧化反应催化剂的研究
• 1.3.3 钯炭催化剂的研究
• 1.3.4 活性炭载体改性的研究
• 1.3.5 竹炭用作催化剂载体的研究
• 1.3.6 湿地松松香歧化反应机理的研究
• 2 钯/竹炭催化剂的制备及表征
• 2.1 松香歧化反应的仪器及方法
• 2.1.1 仪器
• 2.1.2 歧化反应的方法及操作
• 2.2 紫外分光光度计测定歧化松香中脱氢枞酸的含量
• 2.3 负载方法的研究
• 2.3.1 普通负载法
• 2.3.1.1 原料及试剂
• 2.3.1.2 仪器及设备
• 2.3.1.3 载体的预处理
• 2.3.1.4 负载操作
• 2.3.1.5 结果及讨论
• 2.3.2 凝胶法
• 2.3.2.1 原料及试剂
• 2.3.2.2 仪器及设备
• 2.3.2.3 载体的预处理
• 2.3.2.4 负载操作
• 2.3.2.5 结果及讨论
• 2.3.3 氧化法
• 2.3.3.1 原料及试剂
• 2.3.3.2 仪器及设备
• 2.3.3.3 载体的预处理
• 2.3.3.4 负载操作
• 2.3.3.5 结果及讨论
• 2.4 竹炭的改性
• 2.4.1 未经过改性的竹炭的性能
• 2.4.1.1 原料及试剂
• 2.4.1.2 仪器及设备
• 2.4.1.3 竹炭的预处理
• 2.4.1.4 负载操作
• 2.4.1.5 结果及讨论
• 2O₂ 对竹炭进行改性'>2.4.2 H₂O₂对竹炭进行改性
• 2.4.2.1 原料及试剂
• 2.4.2.2 仪器及设备
• 2.4.2.3 改性操作
• 2.4.2.4 负载操作
• 2.4.2.5 结果及讨论
• 4对竹炭进行改性'>2.4.3 HClO₄对竹炭进行改性
• 2.4.3.1 原料及试剂
• 2.4.3.2 仪器及设备
• 2.4.3.3 改性操作
• 2.4.3.4 负载操作
• 2.4.3.5 结果及讨论
• 2O₂与HClO₄ 混合溶液对竹炭进行改性'>2.4.4 H₂O₂与HClO₄混合溶液对竹炭进行改性
• 2.4.4.1 原料及试剂
• 2.4.4.2 仪器及设备
• 2.4.4.3 改性操作
• 2.4.4.4 负载操作
• 2.4.4.5 结果及讨论
• 2.5 催化剂的表征
• 2.5.1 竹炭的比表面以及孔径分布的测定
• 2.5.2 钯/竹炭催化剂的SEM 与EDS 分析
• 2.6 小结
• 3 钯/竹炭催化剂在湿地松松香歧化反应的应用及歧化反应工艺技术的研究
• 3.1 原料分析
• 3.1.1 试剂仪器
• 3.1.2 实验步骤
• 3.2 未加催化剂的实验
• 3.3 催化剂用量对松香歧化反应的影响
• 3.3.1 反应条件
• 3.3.2 结果与讨论
• 3.4 搅拌转速对松香歧化反应的影响
• 3.4.1 反应条件
• 3.4.2 结果与讨论
• 3.5 反应温度、时间对松香歧化反应的影响
• 3.5.1 反应条件
• 3.5.2 结果与讨论
• 3.6 马尾松松香的歧化反应
• 3.6.1 原料分析
• 3.6.2 马尾松松香的歧化反应
• 3.6.3 结果与讨论
• 3.7 小结
• 4 湿地松松香歧化反应动力学研究
• 4.1 扩散影响的消除
• 4.1.1 外扩散影响的消除
• 4.1.1.1 搅拌转速对松香歧化反应的影响
• 4.1.1.2 结果与讨论
• 4.1.2 内扩散因素的消除
• 4.2 湿地松松香歧化反应的动力学实验
• 4.2.1 实验方法
• 4.2.2 数据分析
• 4.3 湿地松松香歧化反应动力学模型的建立
• 4.3.1 反应级数的确定
• 4.3.2 不同温度下反应速率常数的计算
• 4.3.3 温度对反应速率的影响
• 4.3.4 动力学模型分析
• 4.4 小结
• 5 结论
• 参考文献
• 详细摘要