非均相液相氨氧化法一步合成间甲苯甲腈研究

论文摘要

目前,工业上合成芳腈化合物最主要的方法是气相氨氧化。由于气相氨氧化法的温度高达400℃以上,使大量的芳腈化合物不能使用气相氨氧化法合成。而其他合成方法步骤多、环境污染大。为此,作者尝试将气相氨氧化能一步合成芳腈,液相氧化反应温度低的特点结合起来,建立液相氨氧化新方法,用于一步合成热敏性的芳腈衍生物。 本文以间二甲苯氨氧化为靶反应。研制了液相氨氧化反应的装置、控制系统和物料成分的分析检测系统。研究了间甲苯甲腈的液相氨氧化合成和产物的分离、鉴定及定性定量分析方法,并给出了间甲苯甲腈的红外光谱、1H NMR谱图,进行了机理分析。 对均相催化和多相催化两种不同的方法进行了比较研究。结果表明: （1）Co、Mn盐这类液相氧化反应常用的催化剂也适用于液相氨氧化反应。 （2）加入不同的第三组分（或掺杂）对催化剂的活性有不同的影响,其中Ni具有较好的助催化作用。 （3）负载催化剂能在保持较高选择性的条件下,提高间甲苯甲腈的转化率。通过评选,选择了Co-Mn-Ni三组分负载型氧化物催化剂。 对Co-Mn-Ni三组分催化剂进行了活性组分负载量的正交设计,得到了三组分的最佳配比关系。采用最佳配比关系的催化剂,对影响反应的主要因素进行了正交优化,得到了最佳的实验条件。并对反应变量的影响进行了分析。 用X射线衍射（XRD）、扫描电镜（SEM）、比表面积和孔结构分析、红外光谱（IR）等技术手段对多组分负载型催化剂进行了表征。结果表明:（1）催化剂的活性与其比表面积和孔容有关系。（2）催化剂的活性组分以氧化物（Co,Mn）（Co,Mn）2O4形态存在。（3）活性组分的负载对载体化学键有一定的影响。（4）催化剂的烧结是其活性降低的主要原因之一。 对液相氨氧化反应机理进行了探讨,初步确定可能是自由基机理,并用实验进行了证实。

论文目录

• 中文摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 气相氨氧化法合成芳腈进展
• 1.3 液相氨氧化法合成芳腈进展
• 1.4 间二甲苯合成间甲苯甲腈进展
• 1.5 选题目的和主要思想
• 参考文献
• 第二章 间甲苯甲腈的合成
• 2.1 实验装置和仪器
• 2.2 实验试剂
• 2.3 合成方法
• 2.4 产物分析
• 2.5 间甲苯甲腈的波谱数据
• 2.6 本章小结
• 参考文献
• 第三章 催化体系的选择
• 引言
• 第一节 催化剂活性评价
• 第二节 金属盐催化剂催化合成间甲苯甲腈
• 第三节 金属氧化物催化剂催化合成间甲苯甲腈
• 3.1 催化剂的制备
• 3.2 空白试验
• 3.3 催化剂组分的选择
• 3.3.1 主催化剂组分的选择
• 3.3.2 助催化剂的选择
• 3.3.3 催化剂载体的选择
• 3.4 催化剂制备过程中的影响
• 3.5 催化剂的循环使用
• 3.6 本章小结
• 参考文献
• 第四章 反应变量的影响
• 4.1 引言
• 4.2 氨与空气的物质的量比的影响
• 4.3 反应温度的影响
• 4.4 系统压强的影响
• 4.5 搅拌速度的影响
• 4.6 尾气流量的影响
• 4.7 本章小结
• 参考文献
• 第五章 多组分催化剂的表征
• 5.1 引言
• 5.2 催化剂表征的实验仪器
• 5.3 XRD分析
• 5.4 SEM分析
• 5.5 比表面积和孔结构分析
• 5.6 红外光谱分析
• 5.7 本章小结
• 参考文献
• 第六章 反应机理初探
• 6.1 间二甲苯液相氨氧化反应过程
• 6.2 自由基机理的确定
• 6.3 液相氨氧化反应机理式探讨
• 6.4 本章小结
• 参考文献
• 攻硕期间发表的论文
• 致谢