氣相催化裂解1,1,2-三氯乙烷制備偏二氯乙烯

【摘要】：1,1-二氯乙烯作為一種基本的化工原料,應用領(lǐng)域非常廣泛。其聚合物在纖維、樹脂、食品包裝等一些產(chǎn)品中具有重要的作用。傳統(tǒng)的生產(chǎn)1,1-二氯乙烯的合成方法,投資大,反應流程長,副產(chǎn)物多,同時產(chǎn)生大量的廢水。隨著人民生活水平的提高以及對食品安全問題的重視,研究開發(fā)更加高效綠色的偏二氯乙烯工業(yè)生產(chǎn)技術(shù)具有重要的意義。而氣相催化法使用固體催化劑,減少了廢棄物的產(chǎn)生,又不用處理大量的廢棄鹵水,降低了成本,減少了對環(huán)境的污染。本論文考察了活性炭、固體堿、分子篩、二氧化硅等載體,氯化鉀、氯化銫、氟化銫等活性組分,以及阻聚劑等對三氯乙烷脫氯化氫反應的影響,結(jié)果發(fā)現(xiàn)本文所構(gòu)建的這些催化劑體系催化性能皆不理想,催化性能和穩(wěn)定性偏低,無法實現(xiàn)高效選擇性脫氯化氫合成偏二氯乙烯,亦無法抑制低碳烯烴的快速聚合堵塞孔道導致穩(wěn)定性下降,這預示著常規(guī)的催化劑載體以及活性組分可能不易形成偏二氯乙烯合成所需的催化活性中心。本文嘗試碳氮材料在氯乙烷催化脫氯化氫反應中的催化性能。提出在不同氣氛下高溫熱解前驅(qū)體二氰二胺制備出一系列具有一定介孔結(jié)構(gòu)的石墨氮化碳材料(g-C3N4)作為催化劑,進行1,1,2-三氯乙烷氣相脫氯化氫制備1,1-二氯乙烯的催化性能研究:偏二氯乙烯的選擇性為86.51%,1,1,2-三氯乙烷轉(zhuǎn)化率為41.82%,這表明碳氮材料具備催化三氯乙烷氣相脫氯化氫的作用。我們還研究了不同氣氛下制備的氮化碳材料的催化性能,發(fā)現(xiàn)1.0%氧氣與氮氣體積流量比混合氣氛下制備的g-C3N4催化劑表現(xiàn)出優(yōu)異的催化性能,1,1,2-三氯乙烷的轉(zhuǎn)化率為73.36%,偏二氯乙烯的選擇性為100%。因此,得出氣氛是影響g-C3N4催化劑催化性能性的重要因素之一。綜合利用X射線衍射、電子掃描電鏡、紅外光譜、元素分析等手段對g-C3N4樣品的結(jié)構(gòu)和形貌等理化性質(zhì)進行表征,驗證了通過高溫焙燒二氰二胺前驅(qū)體可以制備出g-C3N4催化劑,并提出了制備g-C3N4催化劑的最優(yōu)條件。探討了1,1,2-三氯乙烷氣相脫氯化氫的碳負離子反應機理,強堿性g-C3N4作為親核試劑吸附活化1,1,2-三氯乙烷,使其脫去一分子氯化氫選擇性生成偏二氯乙烯。我們推測,參與1,1,2-三氯乙烷氣相催化反應的活性位可能是連接三均三嗪結(jié)構(gòu)的N原子,其中氣氛有利于其種類和數(shù)量的形成。 【關(guān)鍵詞】：催化劑 偏氯乙烯 1 1 2-三氯乙烷 氣相催化裂解 無金屬催化
【學位授予單位】：浙江工業(yè)大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：TQ222.423
【目錄】：

• 摘要4-6
• ABSTRACT6-11
• 第一章 文獻綜述11-26
• 1.1 偏二氯乙烯的應用11-14
• 1.1.1 偏二氯乙烯共聚物11-12
• 1.1.2 二氯菊酸12-13
• 1.1.3 織物防水防油整理劑13
• 1.1.4 消耗臭氧層物質(zhì)替代品13
• 1.1.5 偏氟乙烯單體（VDF）13
• 1.1.6 甲基氯仿13-14
• 1.2 偏二氯乙烯的合成工藝14-23
• 1.2.1 高溫熱脫氯化氫法14
• 1.2.2 氯乙烯氫氯化法14-15
• 1.2.3 1,2-二氯乙烷氯化法15
• 1.2.4 乙烷氯化法15
• 1.2.5 1,1,1-三氯乙烷熱脫氯化氫法15-16
• 1.2.6 1,1,2-三氯乙烷氣相催化制備偏二氯乙烯16-23
• 1.3 選題依據(jù)及研究內(nèi)容23-26
• 第二章 實驗部分26-33
• 2.1 實驗試劑和儀器26-27
• 2.2 實驗涉及原料和產(chǎn)品介紹27-28
• 2.2.1 1,1,2-三氯乙烷27
• 2.2.2 1,1-二氯乙烯27-28
• 2.2.3 1,2-二氯乙烯28
• 2.3 催化劑制備28-29
• 2.3.1 前處理28
• 2.3.2 催化劑的焙燒28-29
• 2.3.3 不同氣氛下熱處理29
• 2.4 催化劑表征29-30
• 2.4.1 X射線衍射分析29
• 2.4.2 SEM-EDS表征29
• 2.4.3 熱重分析（TG-DTG）29
• 2.4.4 傅立葉變換紅外光譜(FT-IR)29-30
• 2.4.5 氣相色譜分析30
• 2.5 催化劑活性評價30-33
• 2.5.1 實驗流程30-31
• 2.5.2 實驗步驟31
• 2.5.3 產(chǎn)物分析方法31-33
• 第三章 氣相催化三氯乙烷合成偏二氯乙烯反應初探33-42
• 3.1 空白實驗33-34
• 3.2 活性炭催化TCE脫HCl合成VDC34-35
• 3.3 固體堿催化TCE脫HCl合成VDC35-37
• 3.4 ZSM-5 分子篩催化劑37-39
• 3.5 SiO_2基催化劑39-40
• 3.6 本章小結(jié)40-42
• 第四章 碳氮材料氣相催化TCE合成VDC42-47
• 4.1 焙燒溫度對反應的影響42-43
• 4.2 升溫速率對反應的影響43-44
• 4.3 催化劑表征44-46
• 4.4 本章小結(jié)46-47
• 第五章 氧氣氛對碳氮材料催化劑的影響47-58
• 5.1 在空氣氣氛下制備的催化劑性能47
• 5.2 不同氧氣/氮氣氣氛下制備的催化劑性能47-49
• 5.3 g-C_3N_4催化劑的穩(wěn)定性研究49-50
• 5.4 g-C_3N_4催化劑的表征50-55
• 5.5 催化反應機理55-56
• 5.6 本章小結(jié)56-58
• 第六章 總結(jié)與展望58-60
• 6.1 工作總結(jié)58
• 6.2 展望58-60
• 參考文獻60-66
• 附錄66-67
• 致謝67

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