Fe2O3/HMCM-49和Fe配合物催化剂上尿素醇解合成碳酸二甲酯的研究

论文摘要

本文分别采用浸渍法和固相合成法制备了工艺简单、无毒、安全的Fe2O3/HMCM-49负载型催化材料和尿素Fe（Ⅲ）配合物,应用XRD、TEM、NH3-TPD、FT-IR、BET和ICP-MS等一系列测试技术,确定了所制备的催化材料的组成、结构及其它性质。在间歇反应中,Fe2O3/HMCM-49对尿素醇解法合成DMC反应表现出了优异的催化性能。探讨了催化剂的制备条件及反应条件对合成反应的影响,确定了优化的催化剂制备条件为：使用0.2mol/L的Fe（NO3）3-乙醇溶液、500℃焙烧制备Fe2O3/HMCM-49催化剂；最佳的合成反应工艺条件为：n（甲醇）：n（尿素）=160：1,反应温度180℃,反应时间8h,催化剂投入0.3g,搅拌速度500rpm。在此最优反应条件下获得34.2%的转化率和97.6%的DMC选择性。另外,本催化剂重复使用3次,其催化活性、DMC选择性和产率变化不大。制备了尿素Fe（Ⅲ）配合物,对其组成与结构进行了表征。结果表明,铁是通过与尿素中的氧配位形成配合物。探讨了此配合物对尿素醇解法合成DMC反应的催化作用。确定了反应的最佳工艺条件为：n（甲醇）：n（尿素）=100：1,反应温度170℃,反应时间8h,催化剂投入0.5g,搅拌速度500rpm。在此最佳反应条件下,DMC产率为10.2%。获得了铁化合物催化尿素醇解反应中催化剂的作用特征。另外,在文献报道和本课题获得的实验结果基础上,初步确定使用Fe2O3/HMCM-49为催化剂时的反应机理是尿素被Fe[O]和H+活化生成活性中间体,并初步解释了DMC选择性高的原因。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 前言
• 1.2 碳酸二甲酯的性质
• 1.2.1 物理性质
• 1.2.2 化学性质
• 1.3 碳酸二甲酯的应用
• 1.3.1 作羰基化试剂
• 1.3.2 作甲基化试剂
• 1.3.3 新产品的开发
• 1.3.4 汽油添加剂
• 1.3.5 合成润滑油
• 1.3.6 溶剂、溶媒
• 1.3.7 电解液
• 1.4 碳酸二甲酯的合成方法
• 1.4.1 光气法
• 1.4.2 甲醇氧化羰基化法
• 1.4.3 酯交换法
• 1.4.4 电化学羰基化法
• 1.4.5 二氧化碳-甲醇直接法
• 1.4.6 尿素醇解法
• 1.5 本论文主要研究内容
• 2O₃/HMCM-49催化尿素和甲醇合成碳酸二甲酯'>第2章 Fe₂O₃/HMCM-49催化尿素和甲醇合成碳酸二甲酯
• 2.1 前言
• 2.2 实验部分
• 2.2.1 药品与仪器
• 2.2.2 催化剂的制备
• 2.2.3 催化剂的表征
• 2.2.4 DMC的合成
• 2.2.5 DMC的检测
• 2.2.6 DMC产率的定量计算
• 2.3 结果与讨论
• 2.3.1 催化剂的筛选
• 2.3.2 催化剂的表征
• 2.3.3 不同催化剂的催化活性
• 2O₃/HMCM-49制备条件对反应的影响'>2.3.4 Fe₂O₃/HMCM-49制备条件对反应的影响
• 2.3.5 反应条件对碳酸二甲酯产率的影响
• 2.3.6 催化剂重复利用及表征
• 2.3.7 粗测副产物氨气的生成量
• 2O₃/HMCM-49为催化剂反应机理的讨论'>2.4 以Fe₂O₃/HMCM-49为催化剂反应机理的讨论
• 2.5 本章小结
• 第3章 尿素Fe（Ⅲ）配合物催化尿素和甲醇合成碳酸二甲酯
• 3.1 前言
• 3.2 实验部分
• 3.2.1 药品与仪器
• 3.2.2 催化剂的制备
• 3.2.3 催化剂的表征方法
• 3.2.4 DMC的合成
• 3.2.5 DMC的检测
• 3.2.6 DMC产率的定量计算
• 3.3 结果与讨论
• 3.3.1 催化剂的催化活性
• 3.3.2 催化剂的表征
• 3.3.3 反应条件对碳酸二甲酯产率的影响
• 3.4 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 承担课题来源
• 攻读硕士学位期间完成的学术论文和专利
• 致谢