收藏本站
收藏 | 手机打开
二维码
手机客户端打开本文

MCM-41基新型酸催化剂的合成、表征及催化性能研究

曹映玉  
【摘要】:在工业上,以液体酸为催化剂的反应有很多,如酯交换反应、酯化反应、烷基化反应等。由于液体酸存在对设备腐蚀性强,不易分离,难重复使用,采用自动化连续生产困难,后处理产生废液多对环境不友好等缺点,因此开发环境友好的固体强酸催化剂具有重要意义。沸石分子筛由于其自身的酸性及适当孔径产生的反应择形性等优势,被认为可以替代催化反应中的液体酸,是最有前途的固体酸催化剂。但分子筛由于酸含量及酸强度不高(如纯硅MCM-41),并且有些分子筛(如SBA-15)本身不具有任何酸性,又使它的使用受到了限制,因此需要对分子筛进行改性来提高其催化活性。 本文采用水热合成方法,在MCM-41骨架中引入Al以增加分子筛的酸性,合成了不同硅铝比的Al-MCM-41系列介孔分子筛催化剂,并比较了不同的加Al顺序对催化剂活性的影响。为进一步提高分子筛的酸性,对不同硅铝比的Al-MCM-41介孔材料进行表面处理:采用等体积浸渍的方法在Al-MCM-41材料中加入糠醇溶液,经升温聚合在孔壁形成碳膜,再加浓硫酸磺化得到SO3H-MCM-41系列催化剂。考察了磺化温度对催化剂性能的影响。 采用XRD、BET、FT-IR、TGA、XPS、TEM等技术对合成的催化剂进行了表征,结果表明:所有催化剂都具有典型的中孔结构,孔道比较规整,催化剂的孔径均在3nm以上;一次晶化法可以得到理想硅铝比的Al-MCM-41;糠醇在Al-MCM-41表面形成了聚合物,通过直接加浓硫酸进行磺化,成功地将磺酸基引入到了分子筛的孔壁上,并对催化剂的酸量进行了测定。 以苯酚和叔丁醇的烷基化为模型反应,研究了催化剂择形效果,以三乙酸甘油酯与甲醇的酯交换为模型反应,研究了催化剂在生物柴油制备中的反应活性,并对催化剂的稳定性做了考察。实验结果表明:Si/Al=70,磺化温度为200 oC时,SO3H-MCM-41(200 oC)为活性最高的催化剂,在烷基化反应中叔丁醇的转化率最高达77.1%,经五次重复使用后降为46.5%;在酯交换反应中三乙酸甘油酯转化率达到99.4%,五次重复使用后降为55.2%。在烷基化反应中催化剂对对位取代产物并没有显示明显的择形效果,而在酯交换反应过程中总能检测到所有中间产物。 对苯酚和叔丁醇的烷基化反应的所有分子结构进行优化,得出分子的结构数据,发现所有分子的最大直径均小于1nm,而催化剂的孔径分布在3.22-3.90nm之间,相对于分子而言,孔太大了,所以催化剂没有择形效果;对三乙酸甘油酯与甲醇之间的三步连续酯交换反应进行了热力学计算。结果表明,每步反应的吉布斯自由能变化值均接近于零,平衡常数接近于1,整个反应是反应热较小的热力学平衡过程。


知网文化
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前20条
1 胡灯红;郑华均;;MCM-41介孔分子筛改性研究进展[J];浙江化工;2011年03期
2 安秋凤;李浩;郭锟;李歌;蒋中锐;;以阳离子Gemini表面活性剂为模板合成介孔氧化硅[J];精细化工;2009年05期
3 杜新贞;曹旭;王雪梅;陈慧;;介孔材料固相微萃取-高效液相色谱联用测定水样中邻苯二甲酸二乙酯[J];西北师范大学学报(自然科学版);2009年04期
4 张丹;张英菊;;介孔分子筛MCM-41的合成探索[J];山东陶瓷;2007年05期
5 李工,阚秋斌,吴通好;介孔分子筛的合成、表征及催化性能(Ⅰ)——介孔分子筛的合成[J];石油化工高等学校学报;2000年04期
6 周健民;杨育林;赵岚;李校堃;周仁贤;郑小明;;MCM-41固载胺钯配合物的制备及对Heck反应催化性能的研究[J];有机化学;2008年05期
7 迟洪盘;;一支多功能的催化剂新秀——杂多酸及其盐类[J];齐鲁石油化工;1988年05期
8 周仁贤,周健民,郑小明;MCM-41载钯配合物催化性能的研究[J];宁夏大学学报(自然科学版);2001年02期
9 缪建文,周静,宋国华,范以宁,龚超;CrO_x/SBA-15介孔催化剂上丙烷在二氧化碳气氛中脱氢反应的研究[J];无机化学学报;2005年10期
10 汪尚兵,李湘祁,曾国坪,林辉,汤德平;高硅体系中以乙二胺为介质制备MCM-41[J];福州大学学报(自然科学版);2003年06期
11 周文娟;高金宝;薛青松;高国华;何鸣元;;介孔有机无机杂化材料的合成和表征及在Pinacol重排反应中的研究[J];分子催化;2006年02期
12 高国华,周文娟,何鸣元;磺酸基功能化MCM-41有机-无机杂化材料的合成与表征(英文)[J];催化学报;2005年05期
13 郝凤岭;刘钢;李雪梅;吴淑杰;张文祥;;硅铝分子筛催化剂上邻苯二酚o-烷基化合成愈创木酚反应性能[J];吉林大学学报(理学版);2007年04期
14 王勇;葛昌华;;钒-钛二元氧化物介孔材料的合成、表征及催化应用[J];辽宁石油化工大学学报;2009年02期
15 李兰廷;赵谌琛;魏宁;;功能化活性炭研究进展综述[J];煤炭加工与综合利用;2007年05期
16 徐爱菊;照日格图;贾美林;刘莲云;;Co_3V_2O_8催化剂的合成表征及其催化性能研究[J];燃料化学学报;2009年02期
17 夏厚胜;童东绅;周春晖;江根锋;张迪;;功能化有序介孔有机硅催化剂的合成与应用[J];工业催化;2008年10期
18 顾伯祺;;银催化剂中铯助催化作用的探讨[J];上海化工;1984年01期
19 宋伟明;邓启刚;;复合介孔氧化镍的合成、表征及催化性能[J];日用化学工业;2008年06期
20 郑稳;林陵;曾崇余;;超声法制备Ni-Na/硅藻土催化剂及其合成邻苯二酚的催化性能[J];化学反应工程与工艺;2010年06期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 魏诗辉;李风亭;何艳;吴胜举;;磺酸基功能化介孔材料SBA-16对水中染料碱性橙的去除[A];第十五届全国分子筛学术大会论文集[C];2009年
2 任铁真;袁忠勇;;分级纳米孔结构氧化物材料及其催化应用[A];第十三届全国催化学术会议论文集[C];2006年
3 彭洪根;薛屏;;功能化介孔分子筛用于固定化青霉素酰化酶[A];第14次全国分子筛学术年会论文集——微孔介孔材料科学及在新能源与节能、减排中的应用[C];2008年
4 魏子章;张吉;王雯婧;孙晓蓉;;底物对簇状催化剂Ir_4催化性能的影响研究[A];2011中国环境科学学会学术年会论文集(第四卷)[C];2011年
5 申万岭;徐武军;高强;李申慧;徐耀;吴东;孙予罕;邓风;;酸碱双功能化介孔SBA-15的合成和表征[A];第十五届全国波谱学学术会议论文摘要集[C];2008年
6 刘健;李聪明;杨启华;;磺酸功能化有机-无机介孔材料的合成及催化性能研究[A];第六届全国环境催化与环境材料学术会议论文集[C];2009年
7 李林;王晓东;王爱琴;张万生;张涛;;Mo_2C催化剂的吸附量热研究[A];中国化学会第十三届全国化学热力学和热分析学术会议论文摘要集[C];2006年
8 薛晓明;李风亭;;不同孔径的功能化介孔材料的合成及其对重金属的吸附性能研究[A];第十五届全国分子筛学术大会论文集[C];2009年
9 顾剑江;杨蓓玉;赵峰;菅睿琪;菅盘铭;;Co、Ce、Mn掺杂MCM-41的合成、表征及催化性能研究[A];第八届全国工业催化技术及应用年会论文集[C];2011年
10 张磊;乔世璋;逯高清;阎子峰;;手性螺旋功能化介孔材料的制备与可控药物传输[A];第十五届全国分子筛学术大会论文集[C];2009年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 曹映玉;MCM-41基新型酸催化剂的合成、表征及催化性能研究[D];天津大学;2010年
2 蔡超;功能化MCM-41介孔材料的合成与催化性能的研究[D];天津大学;2011年
3 黄家辉;介孔固体酸碱催化剂的合成、表征及催化应用[D];吉林大学;2006年
4 刘福建;高温水热,溶剂热法合成稳定多功能化的介孔材料[D];吉林大学;2011年
5 褚睿智;微波辐射下耐硫型Pd催化剂的可控制备及在一步法合成二甲醚中的应用[D];中国矿业大学;2010年
6 刘燕;功能化介孔材料的制备及其在金属污染物选择性分离与生物传感中的应用[D];江苏大学;2011年
7 丁保宏;新型载体SiO_2-TiO_2-ZrO_2载负MoP催化剂的制备、表征及加氢精制性能[D];华东师范大学;2011年
8 单纯;界面催化剂的制备、表征和催化活性及其对典型有机污染物的降解[D];上海大学;2010年
9 李菁;掺杂六铝酸盐催化剂上甲烷二氧化碳重整反应研究[D];吉林大学;2011年
10 郭强;改性Co_3O_4-CeO_2催化剂用于CO优先氧化反应的研究[D];天津大学;2009年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 刘健;功能化有机-无机介孔材料的合成、表征及应用研究[D];哈尔滨工程大学;2005年
2 张淑贤;碳纳米管负载Pd基复合阳极催化剂的性能研究[D];山西大学;2010年
3 朱琼芳;活性炭载铜催化剂的制备与催化性能研究[D];太原理工大学;2011年
4 陈国通;甲烷和氮气一步法合成氨催化剂的制备及催化性能研究[D];新疆大学;2011年
5 薛金召;Co/C氨合催化剂的制备及其在旋转磁场下的催化性能研究[D];新疆大学;2010年
6 梁晓慧;功能化介孔材料的吸附性能及催化性能[D];上海师范大学;2011年
7 姜琳琳;全馏分FCC汽油加氢改质中改性MCM-41催化性能研究[D];大连理工大学;2012年
8 张彦禹;多级孔HZSM-5催化剂上甲醇合成燃料油的催化性能研究[D];太原理工大学;2011年
9 万利丰;新型功能孔材料的合成,表征及性质研究[D];吉林大学;2008年
10 庄永涛;柴油车尾气净化蜂窝状Fe-Mo/ZSM-5催化剂的试验研究[D];太原理工大学;2010年
中国重要报纸全文数据库 前10条
1 黄恒;朝核设施开始去功能化,美专家在场[N];新华每日电讯;2007年
2 夏宇赵毅;朝鲜:11月1日开启核设施“去功能化”[N];新华每日电讯;2007年
3 徐僖;高分子材料向高性能功能化发展[N];中国化工报;2005年
4 蒋锐本报记者 卢素仙;我国食品进入功能化时代[N];科技日报;2007年
5 冯武勇;韩高官:“10·3共同文件”有幕后协议[N];新华每日电讯;2007年
6 王鸣;功能化产品——长丝企业亟待开拓的新领域[N];中国石化报;2005年
7 符实;系列化功能化:移动存储器发展趋势[N];国际商报;2003年
8 周之然;武大伟考察朝鲜宁边核设施去功能化情况[N];人民日报;2007年
9 首席记者  高扬;要全力以赴组织推进功能化物流中心建设[N];牡丹江日报;2006年
10 王国培;希尔:朝鲜核设施去功能化完成75%[N];东方早报;2008年
中国知网广告投放
 快捷付款方式  订购知网充值卡  订购热线  帮助中心
  • 400-819-9993
  • 010-62982499
  • 010-62783978