普魯士藍類配合物催化苯乙烯環(huán)氧化制備環(huán)氧苯乙烷的性質研究

【摘要】：隨著人們環(huán)保意識的不斷增強,生產環(huán)氧苯乙烷所造成的環(huán)境污染問題越來越受到廣泛的關注。實現化工生產過程綠色環(huán)保化的呼聲越來越高,而研發(fā)環(huán)境友好的化工工藝的關鍵是尋找高效穩(wěn)定的催化劑。環(huán)氧苯乙烷是一種重要的化工產品,研究和開發(fā)綠色、高效的催化劑用于苯乙烯環(huán)氧反應生產環(huán)氧苯乙烷不僅具有重要的理論意義,而且在實際工業(yè)生產中也有廣闊的應用前景。 本論文直接采用水溶液法合成了CuCo、FeCo、CuFe和NiFe幾類普魯士藍類配合物(Prussian Blue Analogues,簡稱PBA),以能量色散譜儀(EDS)、X-射線衍射(XRD)、紅外吸收(IR)等測試手段對樣品的組成和結構進行了表征,研究了反應物濃度比和干燥條件對這些PBA結構的影響。并且以CuCoPBA、CuFePBA、 NiFePBA和FeCoPBA催化苯乙烯環(huán)氧化,發(fā)現其主要產物是苯甲醛和環(huán)氧苯乙烷。分別研究了反應物濃度比和干燥條件對這些PBA催化苯乙烯環(huán)氧化性能的影響,同時考察了反應溫度、溶劑、時間、氧化劑以及氧化劑與苯乙烯的濃度比對CuCoPBA、CuFePBA催化反應轉化率和選擇性的影響,發(fā)現真空48h小時干燥得到的CuFePBA、CuCoPBA在較低的溫度條件下可以實現非常高的轉化率,選擇性也超過50%,副產物比較少,對氧化劑利用率也高,比較符合綠色化學的要求,而且CuFePBA、CuCoPBA經過四次循環(huán)催化反應后,轉化率和選擇性依舊保持了較高的狀態(tài),表明CuFe、CuCoPBA催化劑具有比較好的穩(wěn)定性,它們有實現工業(yè)應用的潛在價值。 另外,我們還利用微乳液法,在AOT微乳液中合成CoFePBA、ZnFePBA、 NiFePBA催化劑。通過與相同條件下水溶液合成的樣品對比,發(fā)現在微乳液體系下,更容易得到還原態(tài)結構的PBA,其催化活性優(yōu)于水溶液法合成的PBA。我們進一步研究了在微乳液法合成中水與表面活性劑的摩爾比(Rw)對CoFePBA和NiFePBA催化苯乙烯環(huán)氧化反應的影響,發(fā)現Rw對苯乙烯的轉化率和環(huán)氧苯乙烷的選擇性都有比較大的影響。 最后,我們對PBA催化苯乙烯環(huán)氧化反應的機理進行了初步的探討 【關鍵詞】：普魯士藍類配合物 催化劑 微乳液 苯乙烯環(huán)氧化 環(huán)氧苯乙烷
【學位授予單位】：蘭州大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2012
【分類號】：TQ241
【目錄】：

• 中文摘要4-5
• Abstract5-8
• 第一章 緒論8-32
• 1.1 普魯士藍及普魯士藍類配合物概述8-12
• 1.1.1 普魯士藍類配合物的結構及研究進展8-10
• 1.1.2 普魯士藍類配合物作為催化劑的研究現狀10-12
• 1.2 環(huán)氧苯乙烷簡介12-23
• 1.2.1 環(huán)氧苯乙烷的性質和應用12-14
• 1.2.2 環(huán)氧苯乙烷的工業(yè)生產14-15
• 1.2.3 苯乙烯環(huán)氧化反應催化劑的研究進展15-23
• 1.3 微乳液制備納米普魯士藍類配合物催化劑23-27
• 1.4 本論文的研究內容和創(chuàng)新點27-28
• 參考文獻28-32
• 第二章 水溶液法合成CuCo PBA和FeCo PBA及其催化苯乙烯環(huán)氧化的性質研究32-50
• 2.1 實驗部分32-34
• 2.1.1 化學試劑32-33
• 2.1.2 實驗儀器33
• 2.1.3 表征方法及儀器33
• 2.1.4 水溶液法直接合成CuCo PBA和FeCo PBA33-34
• 2.2 CuCo PBA和FeCo PBA的表征34-38
• 2.2.1 CuCo PBA和FeCo PBA基本元素組成分析34-35
• 2.2.2 CuCo PBA和FeCo PBA的紅外光譜分析35-36
• 2.2.3 反應物濃度比對CuCo PBA和FeCo PBA晶型的影響36-38
• 2.3 苯乙烯環(huán)氧化反應的實驗方法、產物分析和數據計算38-39
• 2.3.1 苯乙烯環(huán)氧化反應的實驗方法和步驟38
• 2.3.2 產物分析和氣相色譜參數38-39
• 2.3.3 數據處理與計算39
• 2.4 反應溫度對FeCo PBA催化性能的影響39-41
• 2.5 CuCo PBA催化苯乙烯環(huán)氧化反應條件的優(yōu)化41-48
• 2.5.1 反應溫度對苯乙烯催化環(huán)氧化反應的影響41-44
• 2.5.2 反應溶劑種類對苯乙烯催化環(huán)氧化反應的影響44-45
• 2.5.3 氧化劑對苯乙烯催化環(huán)氧化反應的影響45-46
• 2.5.4 苯乙烯與TBHP摩爾濃度比對苯乙烯催化環(huán)氧化反應的影響46
• 2.5.5 反應時間對苯乙烯催化環(huán)氧化反應的影響46-47
• 2.5.6 CuCo PBA催化劑的循環(huán)穩(wěn)定性測試47-48
• 2.6 本章小結48-49
• 參考文獻49-50
• 第三章 水溶液法合成CuFe PBA和NiFe PBA及其催化苯乙烯環(huán)氧化的性質研究50-68
• 3.1 實驗部分50-52
• 3.1.1 化學試劑50-51
• 3.1.2 實驗儀器51
• 3.1.3 表征方法及儀器51
• 3.1.4 水溶液法直接合成CuFe PBA和NiFe PBA51-52
• 3.2 CuFe PBA和NiFe PBA的表征52-56
• 3.2.1 CuFe和NiFe PBA元素組成分析52-53
• 3.2.2 CuFe PBA和NiFe PBA的紅外(IR)光譜分析53-55
• 3.2.3 CuFe PBA和NiFe PBA的晶型的分析55-56
• 3.3 反應溫度對NiFePBA催化性能的影響56-59
• 3.4 CuFe PBA催化苯乙烯環(huán)氧化反應條件的優(yōu)化59-66
• 3.4.1 反應溫度對苯乙烯催化環(huán)氧化反應的影響59-63
• 3.4.2 反應溶劑種類對苯乙烯催化環(huán)氧化反應的影響63-64
• 3.4.3 氧化劑對苯乙烯催化環(huán)氧化反應的影響64
• 3.4.4 苯乙烯與TBHP摩爾濃度比對苯乙烯催化環(huán)氧化反應的影響64-65
• 3.4.5 反應時間對苯乙烯催化環(huán)氧化反應的影響65
• 3.4.6 CuFePBA催化劑的循環(huán)穩(wěn)定性測試65-66
• 3.5 本章小結66-67
• 參考文獻67-68
• 第四章 微乳液法制備[Co、Ni、Zn]FePBA及其催化苯乙烯環(huán)氧化的性質研究68-80
• 4.1 實驗部分68-70
• 4.1.1 化學試劑68
• 4.1.2 實驗儀器68-69
• 4.1.3 微乳液法合成[Co、Ni、Zn]FePBA69-70
• 4.2 結果與討論70-76
• 4.2.1 [Co、Ni、Zn]FePBA的紅外光譜分析70-72
• 4.2.2 [Co、Ni、Zn]FePBA的X射線衍射分析72-74
• 4.2.3 水溶液法和微乳液法合成[Co、Ni、Zn]FePBA的催化性能對比.74-76
• 4.3 普魯士藍類配合物催化苯乙烯環(huán)氧化反應的機理76-77
• 4.4 本章小結77-78
• 參考文獻78-80
• 在學期間的研究成果80-81
• 致謝81

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