清洁催化氧化合成已二酸的研究

【摘要】： 目前工业上生产己二酸的方法很多,但都存在环境污染、设备腐蚀严重等缺点,不符合绿色环保的要求。本论文研制一类新型绿色功能化酸性离子液体,替代传统的酸催化剂。本文分别选择磷钨酸(H3PW12O40)和离子液体([MIm(CH2)4SO3H][HSO4])、[MIm(CH2)4SO3H]3PW12O40([MIm(CH2)4SO3H][HSO4]与H3PW12O40反应制备)、负载[MIm(CH2)4SO3H]3PW12O40/SiO2作为催化剂,用30%过氧化氢催化氧化环己酮合成己二酸。较系统地研究了反应温度、反应时间、过氧化氢用量、催化剂用量、催化剂不同负载量及催化剂的重复使用性对己二酸产率的影响。 用一步法和两步法制备了4种离子液体[Hmim][HSO4]、[Bmim][HSO4]、[MIm(CH2)4SO3H][HSO4]和[MIm(CH2)4SO3H][pTSO],并对其进行了筛选和红外表征,结果表明：由[MIm(CH2)4SO3H][HSO4]与磷钨酸组成的复合催化体系催化活性最高,最佳反应条件为：n(磷钨酸)：n(离子液体)：n(环己酮)：n(过氧化氢)=1：2：300：1200(以0.05mol环己酮计),反应时间8h,反应温度90℃,己二酸的产率为77.41%。 通过正交实验,确定了合成MIm(CH2)4SO3(丁基内盐)的影响因素的强弱顺序依次是：原料配比、反应温度和滴加时间,最佳工艺条件是：反应温度80℃、原料配比1：1.5、滴加时间0.5h。 以[MIm(CH2)4SO3H]3PW12O40为催化剂,最佳反应条件为：n(过氧化氢)：n(环己酮)：n(催化剂)=1350：300：1(以0.05mol环己酮计),反应时间为8h,反应温度为90℃,己二酸的产率达到82.64%。 以[MIm(CH2)4SO3H]3PW12O40/SiO2为催化剂,最佳反应条件为：反应时间为6h,反应温度为90℃,n(过氧化氢)：n(环己酮)：n(催化剂)=800：200：1(以0.05mol环己酮计),己二酸的产率达到86.27%。 将回收的负载催化剂用于催化过氧化氢氧化环己酮合成己二酸的反应,在使用五次后,催化活性没有降低。将反应前后的催化剂进行红外光谱分析,发现回收催化剂的FT-IR谱图与Keggin结构[PW12O40]3的FT-IR谱带的位置、形状及相对强度有很好的一致性。 【关键词】：己二酸 环己酮 双氧水 离子液体 杂多酸
【学位授予单位】：大庆石油学院
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2010
【分类号】：TQ225.146
【目录】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-7
• 创新点摘要7-10
• 前言10-11
• 第一章 文献综述11-26
• 1.1 己二酸概述11-12
• 1.2 己二酸工业生产方法简介12-15
• 1.2.1 苯酚法12
• 1.2.2 环己烷法12-14
• 1.2.3 环己烯法14
• 1.2.4 丁二烯法14-15
• 1.3 环己酮氧化合成己二酸研究进展15-17
• 1.4 离子液体的研究进展17-24
• 1.4.1 离子液体的定义、分类及特性17-20
• 1.4.2 离子液体的合成方法20-21
• 1.4.3 离子液体的固载化21-22
• 1.4.4 离子液体的应用研究22-24
• 1.5 本论文研究的目的、意义及主要内容24-26
• 第二章 实验部分26-32
• 2.1 实验试剂和仪器26-27
• 2.2 催化氧化环己酮合成己二酸的反应机理27
• 2.3 催化剂的制备及结构表征27-29
• 2.3.1 催化剂的制备27-29
• 2.3.2 催化剂的结构表征29
• 2.4 己二酸的合成29-30
• 2.4.1 合成己二酸工艺流程图29-30
• 2.4.2 己二酸合成方法30
• 2.5 己二酸产率的计算30-31
• 2.6 产物分析31-32
• 第三章 杂多酸-离子液体复合催化氧化环己酮合成己二酸32-43
• 3.1 杂多酸催化剂的筛选32
• 3.2 离子液体的选择32-35
• 3.2.1 不同离子液体的选择33
• 3.2.2 离子液体的结构表征33-34
• 3.2.3 离子液体[MIm(CH_2)_4SO_3H][HSO_4]制备条件的优化34-35
• 3.3 复合催化体系催化H_2O_2氧化环己酮反应影响因素考察35-42
• 3.3.1 反应时间对己二酸产率的影响36-38
• 3.3.2 反应温度对己二酸产率的影响38-39
• 3.3.3 过氧化氢用量对己二酸产率的影响39-40
• 3.3.4 磷钨酸的用量对己二酸产率的影响40
• 3.3.5 离子液体用量对己二酸产率的影响40-41
• 3.3.6 加料方式对己二酸产率的影响41-42
• 3.4 本章小结42-43
• 第四章 离子液体磷钨酸盐催化氧化环己酮合成己二酸的研究43-51
• 4.1 反应时间对己二酸产率的影响43
• 4.2 催化剂用量对己二酸产率的影响43-44
• 4.3 过氧化氢用量对己二酸产率的影响44-45
• 4.4 反应温度对己二酸产率的影响45-46
• 4.5 [MIM(CH_2)_4SO_3H]_3PW_(12)O_(40)催化氧化合成己二酸工艺条件的优化46-48
• 4.6 催化剂的重复使用性48-50
• 4.7 本章小结50-51
• 第五章 二氧化硅负载离子液体磷钨酸盐催化氧化环己酮合成己二酸51-59
• 5.1 反应时间对己二酸产率的影响51
• 5.2 催化剂用量对己二酸产率的影响51-52
• 5.3 过氧化氢用量对己二酸产率的影响52-53
• 5.4 反应温度对己二酸产率的影响53-54
• 5.5 催化剂负载量对己二酸产率的影响54
• 5.6 负载催化剂催化氧化合成己二酸工艺条件的优化54-56
• 5.7 负载催化剂的重复使用性56-58
• 5.8 本章小结58-59
• 结论59-60
• 参考文献60-66
• 发表文章目录66-67
• 致谢67-69
• 详细摘要69-81

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