苯乙烯环状碳酸酯的绿色催化合成

论文摘要

二氧化碳是主要的温室气体,其排放量正以每年4%递增,这给生产生活造成了严重影响。在“原子经济”和“绿色化学”潮流下,温和条件下实现二氧化碳的化学固定成为研发的热点课题。苯乙烯环状碳酸酯（SC）是有机环状碳酸酯中重要的“绿色化学品”,它具有较高的沸点,是清洁的极性非质子溶剂,具有很大的应用价值和市场潜力。本文以二氧化碳和苯乙烯为原料开展了苯乙烯环状碳酸酯催化合成的研究工作。全文包括以下四部分:第一章,介绍了绿色合成的产生,从催化剂、溶剂和原料绿色化等方面阐述了绿色合成方法。综述了二氧化碳和环状碳酸酯的研究与利用,最后在绿色合成主旨下提出了本文的研究内容和创新点。第二章,考察了将乙酰丙酮金属络合物分别嫁接到碳纳米纤维和SBA-15上用于苯乙烯环氧化和“一锅”合成SC反应,嫁接到碳纳米纤维上的乙酰丙酮金属络合物具有较高的环氧化催化活性,并对目标产物有较高的选择性,SC收率达51.5%,催化剂可重复使用。第三章,考察了负载到大孔离子树脂上的金属活性组分对苯乙烯环氧化的催化性能,相对Fe活性组分,Co具有较高的环氧化催化活性,苯基环氧乙烷（SO）的收率可达28.48%;随着Co交换量增加,SC收率呈先骤升后缓降趋势,当六氰基钴（III）酸钾与D201型树脂按照1:4质量比交换时,SC产率可达21.45%;考察了金属/树脂的炭化温度对合成SC的影响,相对较高的炭化温度可使金属/树脂获得较大的比表面积和孔容,浸渍法制备的相应催化剂也表现出较高活性;分别对反应时间、催化剂用量和二氧化碳压强等工艺条件进行了考察,以Co+/D072H-TBAB为催化剂,80℃,5.0MPa,反应6h时SC产率稳定,SO收率最高,且副产物较少;在90℃、5.0MPa,6h时,300mg用量的Co+/NKC-9-TBAB环氧化和环加成效果最好,SC收率为34.99%;CO2压强不是影响反应的关键因素。第四章,考察了碳化法MgO浸渍不同金属组分对合成SC的催化性, Au比Co具有更高的催化活性。制备了介孔MgO,并将Au浸渍在不同MgO上对比其催化效果,以介孔MgO作载体制备的催化剂得到了最高的转化率和SC收率,碳化法MgO和高纯MgO依次次之,这也与MgO比表面积和孔径的大小关系一致,SC的最高收率达41.74%;对比了介孔MgO作载体,Co/MgO-TBAB和Au/MgO-TBAB的催化性能,Au/MgO-TBAB比Co/MgO-TBAB环氧化和环加成效果更好,SC最高收率可达44.71%。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 文献综述
• 1.1 绿色合成
• 1.1.1 绿色合成的技术目标
• 1.1.2 实现绿色合成的主要途径
• 1.2 二氧化碳的研究与利用
• 1.3 环状碳酸酯
• 1.3.1 苯乙烯合成苯基环氧乙烷所用氧化剂的研究
• 1.3.2 环氧化物与二氧化碳的环加成反应
• 1.4 课题的提出
• 1.4.1 研究现状及问题
• 1.4.2 本文的研究内容
• 1.4.3 本研究的创新点
• 1.5 本文采用的主要表征方法及测试手段
• 第二章 碳纳米纤维固载均相乙酰丙酮金属络合物催化合成苯乙烯环状碳酸酯
• 2.1 引言
• 2.2 实验部分
• 2.2.1 产物的定量分析
• 2.2.2 催化剂的制备
• 2.2.3 催化反应
• 2.3 结果与讨论
• 2.4 本章小结
• 第三章 金属/树脂炭化后浸渍TBAB 催化苯乙烯合成苯乙烯环状碳酸酯
• 3.1 引言
• 3.2 实验部分
• 3.2.1 催化剂的制备
• 3.2.2 催化反应
• 3.3 结果与讨论
• 3.3.1 载体和催化剂的表征
• 3.3.2 催化性能
• 3.4 本章小结
• 第四章 Au/MgO 浸渍 TBAB 催化苯乙烯合成苯乙烯环状碳酸酯的初步研究
• 4.1 引言
• 4.2 实验部分
• 4.2.1 催化剂的制备
• 4.2.2 催化反应
• 4.3 结果与讨论
• 4.3.1 载体和催化剂的表征
• 4.3.2 催化性能
• 4.4 本章小结
• 参考文献
• 致谢
• 攻读硕士学位期间获得的学术成果目录