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大豆油的非均相环氧化研究

闫丽伟  
【摘要】:双键的环氧化是促进植物油在工业领域应用的化学改性方法之一。目前,环氧植物油及其衍生物,如植物油脂肪酸甲酯,主要应用于聚氯乙烯基塑料的增塑和稳定,润滑油添加剂以及热固性树脂中。 为了发展绿色环氧化工艺,以双氧水为氧化剂的环氧化工艺成为研究热点。配合双氧水环氧化工艺,各种新型催化剂得到开发利用。其中,过氧磷钨酸用于双键的环氧化具有合成简单、成本低、催化效率高等特点。已开发出的多为均相过氧磷钨酸催化剂,虽然具有良好的催化效果,但反应结束后不易回收再利用。对于植物油的多相环氧化体系,关键在于减少传质阻力和催化剂的回收利用。因而过氧磷钨酸的非均相负载成为必然选择。 埃洛石纳米管是一种层状硅酸盐粘土物质,有着典型的中空、两端开口的管状结构,其中管长约0.5μm-2μm,内径约20nm-30nm,管壁约15nm-20nm厚。埃洛石纳米管具有的典型两端开口中空管状结构,使其成为潜在的良好催化剂载体。 本文选取埃洛石纳米管为载体,通过在其表面引入季铵官能团利用离子交换进行过氧磷钨酸的非均相化负载。首先对埃洛石纳米管载体进行了硅烷化和季铵化处理,定量引入有机季铵官能团,为过氧磷钨酸活性中心的离子交换固载提供平台;然后负载过氧磷钨酸进行大豆油的环氧化。具体考察了外加配体、搅拌方式、双氧水加入方式对双键转化率和环氧化收率的影响,以及催化剂的重复利用性和再生性能。结果表明:过氧磷钨酸以分子态分散负载于埃洛石表面;机械搅拌和超声配合有利于反应物间的传质;外加配体和双氧水的分批加料均有利于大豆油的环氧化反应;负载后的非均相催化剂可重复利用三次,且经简单活化后催化活性即可恢复。


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