改性 MCM-41催化歧化甲基三氯硅烷制备二甲基二氯硅烷的研究

论文摘要

近年来,有机硅行业迅猛发展,有机硅单体是生产有机硅材料的根本,而其中最重要的且用量最大就是甲基氯硅烷,（CH3）2SiCl2（DMCS）是经济价值最高的有机硅单体,它一般采用直接法生产,除了能生成DMCS以外,还伴随着其他副产物的生成,其中CH3SiCl3（MTS）就占总产物的5-15wt%,目前世界上每年大约有50万吨MTS产生。将MTS催化歧化制备DMCS被认为是解决MTS的累积问题的最佳方案,这个方案不仅可以解决生产DMCS中副产物的累积,还可以实现资源的循环利用。本论文选用Al, Ce对MCM-41进行改性,调节MCM-41的酸性能,研究酸类型及酸量对反应的影响。采用X射线粉末衍射（XRD）,27A1固体旋转魔角核磁共振（27Al MAS NMR）,电感耦合等离子体发射光谱（ICP-AES）,红外光谱（FTIR）和N2吸附-脱附（N2Adsorption-desorption）等方法对催化剂进行表征。结果显示,掺杂不同含量的Al（或Ce）,对催化剂组成,表观物性和酸量有影响,随着Al（或Ce）含量的增加,Al-MCM-41（或Ce-Al-MCM-41）比表面积稍有下降,但是都在842m2.g-1（或769m2·g-1）以上；同时采用了吡啶红外光谱研究了,Al-MCM-41（或Ce-Al-MCM-41）的酸性,实验结果表明,掺杂不同含量的Al（或Ce）可以调变Al-MCM-41（或Ce-Al-MCM-41）的酸中心数目,此外,在温度范围为423—623K时,Al-MCM-41的B酸中心具有较好的稳定性。我们还探究了在常压下, Al-MCM-41和Ce-Al-MCM-41催化歧化MTS的催化性能,考察了Si/Al, Al/Ce和反应温度对催化活性的影响。活性结果表明,当Si/Al为15：1时Al-MCM-41催化剂,常压下,在623K有最佳的催化效果,此时MTS的转化率为100%,DMCS的选择性可达47%,收率为47%。研究还发现,B酸中心稳定的情况下,L酸中心的存在可以提高DMCS的收率。当加入Ce时,Ce-Al-MCM-41的酸性有所增加,当Al/Ce为2：1时,Ce-Al-MCM-41催化剂,在623K呈现最佳的催化效果,此时MTS的转化率为100%,DMCS的选择性可达50%,收率为50%,由于Ce的存在,增强了催化剂的抗积碳能力。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第1章 文献综述
• 1.1 引言
• 1.2 甲基氯硅烷
• 1.2.1 甲基氯硅烷的组成
• 1.2.2 甲基氯硅烷现状
• 1.3 MTS的转化与利用
• 1.3.1 利用MTS制备硅烷偶联剂
• 1.3.2 利用MTS生产气相白炭黑
• 1.3.3 利用MTS制备甲基硅树脂
• 1.3.4 MTS的歧化转化
• 1.4 介孔分子筛MCM-41
• 1.4.1 介孔材料MCM-41的合成方法
• 1.4.2 介孔材料MCM-41的合成机理
• 1.4.3 改性介孔材料及其应用
• 1.5 选题的意义及研究内容
• 1.6 文章创新之处
• 第2章 实验方法和数据分析
• 2.1 主要的化学试剂
• 2.2 主要的仪器设备
• 2.3 催化剂的表征
• 2.3.1 X-射线粉末衍射（XRD）
• 27Al MAS NMR'>2.3.2²⁷Al MAS NMR
• 2吸附-脱附实验'>2.3.3 N₂吸附-脱附实验
• 2.3.4 红外光谱（FTIR）
• 2.3.5 等离子体发射光谱（ICP-AES）
• 2.4 催化剂的活性测试
• 第3章 Al-MCM-41的制备、表征及催化性能的研究
• 3.1 介孔分子筛MCM-41及Al-MCM-41的制备
• 3.2 介孔分子筛MCM-41及Al-MCM-41的表征
• 3.2.1 催化剂XRD表征
• 3.2.2 催化剂FT-IR表征
• 2吸附-脱附'>3.2.3 N₂吸附-脱附
• 27Al MAS NMR'>3.2.4 催化剂的²⁷Al MAS NMR
• 3.2.5 吡啶FT-IR表征
• 3.3 Al-MCM-41的催化活性测试
• 3.3.1 不同硅铝比的Al-MCM-41对催化活性的影响
• 3.3.2 温度对催化活性影响
• 3.4 本章小结
• 3SiCl₃催化歧化反应的影响'>第4章 酸中心数目及分布对CH₃SiCl₃催化歧化反应的影响
• 4.1 介孔分子筛Al-MCM-41酸中心
• 4.1.1 不同铝含量对Al-MCM-41酸中心分布的影响
• 4.1.2 温度对Al-MCM-41酸中心分布的影响
• 4.2 MTS歧化反应产物
• 4.3 本章小结
• 第5章 Ce-Al-MCM-41的制备、表征及催化性能的研究
• 5.1 介孔分子筛Ce-Al-MCM-41的制备
• 5.2 介孔分子筛Ce-Al-MCM-41的表征
• 5.2.1 催化剂XRD表征
• 5.2.2 催化剂FT-IR表征
• 2吸附-脱附'>5.2.3 N₂吸附-脱附
• 5.2.4 吡啶FT-IR表征
• 5.3 Ce-Al-MCM-41的催化活性测试
• 5.3.1 不同铝铈比的Ce-Al-MCM-41对催化活性的影响
• 5.3.2 温度对催化活性影响
• 5.4 本章小结
• 第6章 结论与展望
• 6.1 结论
• 6.2 进一步研究方向
• 致谢
• 参考文献
• 攻读学位期间的研究成果