三氟碘甲烷的氣相催化合成

【摘要】： 本文研究了三氟碘甲烷的新型氣相合成工藝、新方法的催化反應機理以及新方法中的催化技術。 首先,通過熱力學計算確定了以三氟甲烷、碘、氧氣為原料,以堿金屬鹽、堿土金屬鹽為催化活性組分,以活性碳、多孔金屬氟化物為載體,氣相法合成三氟碘甲烷的新工藝。采用單因素實驗得出最佳工藝參數(shù):反應溫度為550℃,空速范圍為100h~(-1)～300h~(-1),投料比(CHF_3:I_2:O_2)為12:4:1。 其次,通過R23和R22的加氫試驗對比和理論分析,研究了該工藝的反應機理和催化機理。推測可能的反應機理是三氟甲烷脫HF形成二氟卡賓中間體,后者發(fā)生歧化反應形成三氟甲基自由基,進而與碘生成三氟碘甲烷。可能的催化機理是活性組分減弱了三氟甲烷中C—H和C—F鍵的結合強度;催化活性與陰陽離子的電負性有關;反應前的誘導過程可能是二氟卡賓中間體的生成和在催化劑表面上的累積過程。 最后,采用BET、XRD、Tg-DSC、EDS、XPS等測試手段對催化劑進行了表征,并通過單因素實驗得出催化規(guī)律:堿金屬鹽更適合作為活性組分;對于具有相同陰離子的堿金屬鹽,其催化活性順序為:銣鹽＞銫鹽＞鉀鹽;對于具有相同陽離子的堿金屬鹽,其催化活性順序為:硝酸鹽＞鹵化物,鹵化物中氟化物＞氯化物＞溴化物;活性組分的適宜負載量為20%;碳基載體比表面積較大,但會與氧氣反應,且活性組分易流失,多孔金屬氟化物載體則相反。 【關鍵詞】：三氟碘甲烷 合成 二氟卡賓 堿金屬鹽 催化
【學位授予單位】：南京理工大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2008
【分類號】：TQ222
【目錄】：

• 摘要3-4
• Abstract4-8
• 1 引言8-16
• 1.1 三氟碘甲烷的研究意義8-12
• 1.1.1 三氟碘甲烷在滅火劑領域的研究意義8-10
• 1.1.2 三氟碘甲烷在制冷劑領域的研究意義10-11
• 1.1.3 三氟碘甲烷在其它領域的研究意義11-12
• 1.2 三氟碘甲烷國內外研究現(xiàn)狀12-14
• 1.2.1 三氟碘甲烷的傳統(tǒng)制備方法12-13
• 1.2.2 三氟碘甲烷的新型制備方法13-14
• 1.3 本文的選題背景與擬開展的研究內容14-16
• 1.3.1 本文選題背景14-15
• 1.3.2 擬開展的研究內容15-16
• 2 三氟碘甲烷的合成路線設計和可行性分析16-31
• 2.1 三氟碘甲烷傳統(tǒng)合成方法16
• 2.2 三氟碘甲烷新型合成方法16-21
• 2.2.1 工藝路線的提出16-17
• 2.2.2 新工藝路線的熱力學研究17-21
• 2.3 本文的合成路線和工藝線的設計21-28
• 2.3.1 合成路線的確定21
• 2.3.2 工藝線的設計和建立21-22
• 2.3.3 原料準備與定量輸送22-25
• 2.3.4 反應器及反應條件的控制25-26
• 2.3.5 催化劑的制備與在反應器的裝填26
• 2.3.6 產物后處理26-27
• 2.3.7 反應過程監(jiān)控27-28
• 2.3.8 過程安全與環(huán)保28
• 2.4 工藝可行性實驗研究28-30
• 2.4.1 實驗原料28-29
• 2.4.2 實驗設備及儀器29
• 2.4.3 實驗步驟29
• 2.4.4 實驗結果29-30
• 2.5 本章小結30-31
• 3 三氟碘甲烷的新型合成工藝31-40
• 3.1 實驗方案31
• 3.1.1 工藝條件范圍31
• 3.1.2 催化劑種類31
• 3.2 實驗原料和儀器31-32
• 3.2.1 實驗原料31-32
• 3.2.2 實驗設備及儀器32
• 3.3 合成步驟32
• 3.4 結果與討論32-39
• 3.4.1 合成產物分析32-34
• 3.4.2 各工藝條件對反應轉化率、選擇性和得率的影響34-39
• 3.5 本章小結39-40
• 4 三氟碘甲烷合成中的催化反應機理40-49
• 4.1 固體酸堿催化劑的催化機理40-41
• 4.1.1 固體酸堿催化劑的定義40
• 4.1.2 三氟碘甲烷氣相合成法反應機理的提出40-41
• 4.2 三氟碘甲烷氣相合成的催化反應機理研究41-48
• 4.2.1 研究方法41
• 4.2.2 實驗方案41-43
• 4.2.3 產物、數(shù)據(jù)分析及反應機理推測43-45
• 4.2.4 催化機理的研究45-48
• 4.3 本章小結48-49
• 5 三氟碘甲烷合成中的催化技術49-65
• 5.1 催化劑的制備方法49
• 5.2 催化劑的表征49-57
• 5.2.1 以活性碳為載體的催化劑的表征49-55
• 5.2.2 以多孔金屬氟化物為載體的催化劑的表征55-57
• 5.3 催化活性組分57-59
• 5.4 催化載體59-63
• 5.4.1 碳基載體60-61
• 5.4.2 活性金屬氟化物載體61-63
• 5.4.3 載體類型對反應三率的影響63
• 5.5 本章小結63-65
• 6 結論與展望65-67
• 6.1 主要結論65
• 6.2 下一步工作的展望65-67
• 致謝67-68
• 參考文獻68-71
• 附錄71-87
• 附錄A 標定數(shù)據(jù)表71-76
• 附錄B 分析測試圖76-87

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