磷钨、钼酸季铵盐催化双氧水环氧化环己烯合成环氧环己烷的研究

论文摘要

本文采用我省有充足原料供应的双氧水和环己烯为主要原料,开展了双氧水环氧化环己烯合成环氧环己烷的研究。主要工作如下:制备了具有Q3PX4O16[Q=（CH3）2(CnH2n+1)（CH2Ph）N,n=12,14,16,18;X=W,Mo]结构的磷钨酸、磷钼酸季铵盐催化剂,并用FTIR、元素分析、原子发射光谱（W,Mo含量的测定）进行了表征。将上述催化剂用于催化环己烯合成环氧环己烷反应,以相同摩尔量活性金属为基准,实验结果表明,催化剂的结构相同时,磷钨酸季铵盐催化剂的活性高于磷钼酸季铵盐催化剂。以[（CH3）2(C12H25)（CH2Ph）N]3PW4O16为催化剂,探讨了催化剂、助催化剂以及溶剂用量,环己烯和双氧水的摩尔比,反应时间等因素对反应的影响。在正交实验优化的基础上用均匀实验进行了二次优化。用SPSS优化均匀实验结果,得拟合的方程为y=4.197+1.572X3+98.14X1X2-4.5X1X4+0.106X1X5-1252.023X22+39.827X2X4-0.007X3X5+3.41X42+9.49×10-5X52,拟合方差R2=0.999,回归方程显著,得出了最优反应条件,即:催化剂用量0.52mmol,助催化剂用量0.09g,溶剂用量35mL,环己烯与双氧水摩尔比3.75:1（以0.023mol H2O2计）,反应温度40℃,时间105min。该条件下,所合成的W系列催化剂催化下,环氧环己烷产率在90.72%-97.74%间,[（CH3）2(C14H29)（CH2Ph）N]3PW4O16为优良的催化剂品种。进行了[（CH3）2(C14H29)（CH2Ph）N]3PW4O16催化反应动力学的研究,结果表明该反应为一级,表观动力学方程为:（?）。探讨了以碱金属无机盐为助催化剂用于反应体系,发现适宜的助催化剂用量能显著提高现催化体系主催化剂的活性,环氧环己烷的收率及选择性。研究了W系列催化剂有效碳原子数对反应结果的影响。对催化剂进行了回收,通过“挤水换相”及“挤油换相”对催化剂进行回收处理。催化剂回收率可达48%。催化剂再次使用时,环氧环己烷的产率仍能达到91.23%。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 目录
• 1 绪论
• 1.1 前言
• 1.2 国内外研究生产现状及市场前景
• 1.3 合成环氧环己烷的工艺
• 1.3.1 环己烯氧化法
• 1.3.2 邻氯苯酚法
• 1.3.3 环己酮法
• 1.3.4 环己醇法
• 2O₂环氧化环己烯合成环氧环己烷反应催化剂'>1.4 H₂O₂环氧化环己烯合成环氧环己烷反应催化剂
• 1.5 本课题开展的目的及工作思路
• 2 催化剂的制备及表征
• 2.1 前言
• 2.2 实验
• 2.2.1 实验主要仪器及设备
• 2.2.2 主要药品和试剂
• 2.2.3 实验装置图
• 3PMo₄O₁₆催化剂的合成及表征'>2.2.4 Q₃PMo₄O₁₆催化剂的合成及表征
• 3PW₄O₁₆催化剂的合成及表征'>2.2.5 Q₃PW₄O₁₆催化剂的合成及表征
• 2.3 本章小结
• 3 主、助催化剂催化反应性能研究
• 3.1 前言
• 3.2 环己烯环氧化反应机理
• 3.3 实验
• 3.3.1 实验主要设备及仪器
• 3.3.2 实验主要药品和试剂
• 3.3.3 实验装置图
• 3.3.4 实验方法
• 3.3.5 分析与检测
• 3.3.6 环氧环己烷产率的计算方法
• 3PMo₄O₁₆的催化性能'>3.4 Q₃PMo₄O₁₆的催化性能
• 3PW₄O₁₆的催化性能'>3.5 Q₃PW₄O₁₆的催化性能
• 3PMo₄O₁₆、Q₃PW₄O₁₆催化性能的比较'>3.6 Q₃PMo₄O₁₆、Q₃PW₄O₁₆催化性能的比较
• 3.7 碱金属无机盐助催化剂对环己烯环氧化反应的影响
• 3.8 本章小结
• 4 环氧环己烷合成反应优化实验
• 4.1 前言
• 4.2 优化实验
• 4.2.1 实验主要设备及仪器
• 4.2.2 实验主要药品和试剂
• 4.2.3 实验装置图
• 4.2.4 实验方法
• 4.2.5 分析与检测
• 9（3⁴）-1'>4.2.6 正交实验L₉（3⁴）-1
• 10（10⁵）-2'>4.2.7 均匀实验U₁₀（10⁵）-2
• +中有效碳数对环己烯环氧化反应的影响'>4.3 钨系列催化剂中季铵阳离子Q⁺中有效碳数对环己烯环氧化反应的影响
• 4.4 W-2催化剂催化环己烯反应动力学研究
• 4.5 本章小结
• 5 催化剂的回收
• 5.1 前言
• 5.2 水相中催化剂的处理
• 5.3 有机相中催化剂的处理
• 5.3.1 前言
• 5.3.2 实验
• 5.3.3 实验结果
• 5.4 本章小结
• 6 结论
• 致谢
• 参考文献
• 附录