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【6h】

磷钨、钼酸季铵盐催化双氧水环氧化环己烯合成环氧环己烷的研究

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目录

摘要

Abstract

目录

1 绪论

1.1 前言

1.2 国内外研究生产现状及市场前景

1.3 合成环氧环己烷的工艺

1.3.1 环己烯氧化法

1.3.2 邻氯苯酚法

1.3.3 环己酮法

1.3.4 环己醇法

1.4 H_2O_2环氧化环己烯合成环氧环己烷反应催化剂

1.5 本课题开展的目的及工作思路

2 催化剂的制备及表征

2.1 前言

2.2 实验

2.2.1 实验主要仪器及设备

2.2.2 主要药品和试剂

2.2.3 实验装置图

2.2.4 Q_3PMo_4O_(16)催化剂的合成及表征

2.2.5 Q_3PW_4O_(16)催化剂的合成及表征

2.3 本章小结

3 主、助催化剂催化反应性能研究

3.1 前言

3.2 环己烯环氧化反应机理

3.3 实验

3.3.1 实验主要设备及仪器

3.3.2 实验主要药品和试剂

3.3.3 实验装置图

3.3.4 实验方法

3.3.5 分析与检测

3.3.6 环氧环己烷产率的计算方法

3.4 Q_3PMo_4O_(16)的催化性能

3.5 Q_3PW_4O_(16)的催化性能

3.6 Q_3PMo_4O_(16)、Q_3PW_4O_(16)催化性能的比较

3.7 碱金属无机盐助催化剂对环己烯环氧化反应的影响

3.8 本章小结

4 环氧环己烷合成反应优化实验

4.1 前言

4.2 优化实验

4.2.1 实验主要设备及仪器

4.2.2 实验主要药品和试剂

4.2.3 实验装置图

4.2.4 实验方法

4.2.5 分析与检测

4.2.6 正交实验L_9(3~4)-1

4.2.7 均匀实验U_(10)(10~5)-2

4.3 钨系列催化剂中季铵阳离子Q~+中有效碳数对环己烯环氧化反应的影响

4.4 W-2催化剂催化环己烯反应动力学研究

4.5 本章小结

5 催化剂的回收

5.1 前言

5.2 水相中催化剂的处理

5.3 有机相中催化剂的处理

5.3.1 前言

5.3.2 实验

5.3.3 实验结果

5.4 本章小结

6 结论

致谢

参考文献

附录

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摘要

本文采用我省有充足原料供应的双氧水和环己烯为主要原料,开展了双氧水环氧化环己烯合成环氧环己烷的研究。
  主要工作如下:制备了具有Q3PX4O16[Q=(CH3)2(CnH2n+1)(CH2Ph)N,n=12,14,16,18;X=W,Mo]结构的磷钨酸、磷钼酸季铵盐催化剂,并用FTIR、元素分析、原子发射光谱(W,Mo含量的测定)进行了表征。将上述催化剂用于催化环己烯合成环氧环己烷反应,以相同摩尔量活性金属为基准,实验结果表明,催化剂的结构相同时,磷钨酸季铵盐催化剂的活性高于磷钼酸季铵盐催化剂。
  以[(CH3)2(C12H25)(CH2Ph)N]3PW4O16为催化剂,探讨了催化剂、助催化剂以及溶剂用量,环己烯和双氧水的摩尔比,反应时间等因素对反应的影响。在正交实验优化的基础上用均匀实验进行了二次优化。用SPSS优化均匀实验结果,得拟合的方程为y=4.197+1.572X3+98.14X1X2-4.5X1X4+0.106X1X5-1252.023X22+39.827X2X4-0.007X3X5+3.41X42+9.49×10-5X52,拟合方差R2=0.999,回归方程显著,得出了最优反应条件,即:催化剂用量0.52mmol,助催化剂用量0.09g,溶剂用量35mL,环己烯与双氧水摩尔比3.75:1(以0.023mol H2O2计),反应温度40℃,时间105min。
  该条件下,所合成的W系列催化剂催化下,环氧环己烷产率在90.72%-97.74%间,[(CH3)2(C14H29)(CH2Ph)N]3PW4O16为优良的催化剂品种。进行了[(CH3)2(C14H29)(CH2Ph)N]3PW4O16催化反应动力学的研究,结果表明该反应为一级,表观动力学方程为:(?)。
  探讨了以碱金属无机盐为助催化剂用于反应体系,发现适宜的助催化剂用量能显著提高现催化体系主催化剂的活性,环氧环己烷的收率及选择性。研究了W系列催化剂有效碳原子数对反应结果的影响。对催化剂进行了回收,通过“挤水换相”及“挤油换相”对催化剂进行回收处理。催化剂回收率可达48%。催化剂再次使用时,环氧环己烷的产率仍能达到91.23%。

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