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复合氧化物在催化氧化合成香兰素中的研究

叶小玲  
【摘要】:香兰醇法制备香兰素,工艺简单,路线短,对设备要求较低,香兰素的选择性好纯度高,具有很大的研究和开发前景。但目前香兰醇法所用的催化剂大部分还停留在贵金属催化剂和一些均相的过渡金属催化剂,难于满足工业需求。基于这点本文合成了一系列的复合氧化物的非均相催化剂,采用共沉淀法制备了Co-Fe体系和Co-Sm体系的催化剂,添加不同的助催化剂,优化筛选出香兰醇氧化的最佳催化剂5Co3Sm0.25CuxO,并将该催化剂用于香兰醇、4-羟基愈创木酚的氧化反应。采用现代分析手段,对实验室所制备的催化剂进行表征。得到了以下成果: Co-Fe体系和Co-Sm体系催化剂对香兰素的选择性都比较好,但是香兰醇的转化率不高;Cu的添加很大程度提高了催化剂的催化活性,提高了香兰醇的转化率,但是催化剂对产物的选择性都受到一定的影响,其中Cu对Co-Fe体系催化剂的选择性影响尤为明显;而对于Co-Sm体系的催化剂而言,Cu的加入不仅催化活性有很大的提高,而且香兰素的的选择性只是略微下降。催化剂5Co3Sm0.25CuxO经过十次的循环使用后,催化剂的活性没有明显降低,说明该催化剂的性能优良、使用寿命较长,可以循环套用。 选用催化剂5Co3Sm0.25CuxO优化了不同的反应条件,考察出了最佳工艺:反应温度:100℃,反应时间:4h,氧气压力:0.3MPa,香兰醇的转化率为91.6%,香兰素选择性92.1%,收率:84.4%。4-甲基愈创木酚转化率:99%,香兰素选择性:81.8%,收率:81.8%。 对实验所制备的催化剂进行表征,从理论上解释不同催化剂在催化氧化香兰醇和4-甲基愈创木酚表现出不同的催化活性的原因。采用了BET、ICP、TG/DAT、XRD、TPR等表征手段,辅助筛选优化催化剂。 催化剂5Co3Sm0.25CuxO不仅在催化氧化香兰醇和4-甲基愈创木酚表现出了很好的催化效果,而且该催化剂制备简单、成本低,反应后只需离心简单处理便可以循环使用,催化剂使用寿命长,在香兰醇法和4-甲基愈创木酚法制备香兰素有很强的应用前景。


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