新型高活性催化剂乙烯气相聚合的研究(Ⅰ)──气相均聚和共聚反应及气相均聚动力学

研究了新型高活性乙烯气相聚合催化剂TiCl₄/MgCl₂/ZnCl₂/SiCl₄/醇/Al(i-Bu)₃体系中钛和醇组分含量对聚合反应和产物颗粒形态的影响。测定了乙烯气相聚合反应动力学曲线,确定了聚合动力学方程。用SEM、DSC、WAXD、¹³CNMR对催化剂及聚合物的形态、结构和性能进行了分析和表征。     

新型高活性催化剂乙烯气相聚合的研究(Ⅱ)──改性剂、预聚合和聚合条件对乙烯气相聚合的影响

研究了新型高活性乙烯气相聚合催化剂TiCl₄/MgCl₂/ZnCl₂/SiCl₄/醇/Al(i-Bu)₃体系中不同醇、不同C₂H₅OH/Ti摩尔比和正丁醚对聚合反应及产物颗粒形态的影响。研究了预聚合反应及乙烯气相聚合反应规律。用扫描电镜和图象分析对催化剂、预聚物及聚合产物的形态和颗粒分布的研究结果表明:新型高活性催化剂和经预聚合制得的乙烯气相聚合物的颗粒形态类似球形,颗粒长短轴比值和大小粒径比值相近。     

硅桥连双(三甲硅基环戊二烯基)钛化合物的合成及脱硅基反应

硅桥连双(三甲硅基环戊二烯基)双锂盐与TiCl₄·2THF反应,生成相应的钛化合物[E(C₅H₃SiMe₃)₂]TiCl₂[E=Me₂SiSiMe₂(3),Me₂SiOSiMe₂(5)],同时还分离到了脱一个三甲硅基的产物[E(C₅H₄)(C₅H₃SiMe₃)]TiCl₂[E=Me₂SiSiMe₂(4),Me₂SiOSiMe₂(6)].其中四甲基二硅氧桥连配体更容易发生这种脱硅基反应.通过元素分析、MS和¹HNMR谱表征了化合物3-6的分子结构.     

二(甲基环戊二烯基)二氯化钛及某些取代苯氧基衍生物的合成

二(甲基环戊二烯基)二氯化钛[(MeCp)₂TiCl₂](Ⅰ),Wilkinson等人^[1]曾用四氯化钛和甲基环戊二烯基钠反应来制备,产率26％.后来Brantly^[2]用四氯化钛和MeC₅H₄MgCl在乙醚-苯混合溶液中于-70℃反应.以上两种方法不但操作复杂,且条件苛刻,产率低.最近吴绍祖等^[3]用二乙胺作为氯化氢的接受体,四氢呋喃作溶剂,由TiCl₄和甲基环戊二烯直接反应来合成.产率43％.我们采用甲基环戊二烯基锂与TiCl₄反应来合成,产率为63％.     

用负载型钛系催化剂进行丙烯-丁二烯共聚合的研究(Ⅰ)——共聚反应及共聚产物的表征

本文首次用负载型钛系催化剂TiCl₄/MgCl₂/AlEt₃和TiCl₄/MgCl₂/AlEt₃/苯甲酸乙酯(EB)进行了丙烯-丁二烯共聚合的研究,考察了不同单体比对共聚合的影响。结果表明,两种催化体系均能有效地进行丙烯-丁二烯的共聚合并各具特点。共聚产物经用溶剂萃取和IR、¹³CNMR、X-光衍射、DTA等方法进行分析和表征,证明共聚物中存在有丙烯-丙烯和丁二烯-丁二烯长序列的结构。丁二烯链节的微观结构基本上是反式-1,4构型。     

盐酸介质中TiCl4水解行为的研究

在盐酸介质中,TiCl₄水解行为的研究对盐酸法制取钛白^[1]的工艺过程是极其重要的,而这方面的一些基础理论研究,至今尚不多见。为此,我们对在盐酸介质中,在二价铁盐存在下的TiCl₄水解动力学行为进行了研究,取得了一些结果。     

Redox机理动力学内扩散影响的特征

在Pb_0.88Bi_0.06La_0.02Mo/SiO₂催化剂上,反应在动力学区域进行时,甲醇氧化制甲醛服从Redox机理动力学方程:r=(k₁k₂P甲醇Po₂)/(0.5k₁P甲醇+k₂Po₂)当催化剂颗粒增大至3mm时,内扩散影响严重,催化剂有效因子在0.38-0.73之间,其内扩散区域的速度方程为r内=(Do₂/RTKL)2φ_M[K(Po₂-Po_2.o)-ln(1+Kpo₂/1+Kpo_2.o)]^1/2测定了反应受O₂内扩散控制时的反应活化能E内为74.5kJ/mol。     

异相Ziegler-Natta催化剂的活性中心多分散性(Ⅰ)——钛催化体系聚合物分子量分布的研究

对TiCl₃及TiCl₄/MgCl₂-Al(C₂H₅)₃(或Al(i-C₄H₉)₃、Al(C₂H₅)₂Cl)催化体系合成的聚辛烯的分子量分布用SchulzeFlory"最可几分布"函数作拟合处理,将各种聚合条件下的实测分布分成了3～5个"最可几分布"的叠加,催化剂结构及聚合条件对这些"最可几分布"峰的位置、大小的影响较有规律,表明每个峰对应于一种活性中心。还测定了聚辛烯各级分的活性中心浓度。对各活性中心的差异作了分析。     

TiO2纳米粒子膜的表面态性质及其光催化活性的研究

TiO₂纳米粒子膜催化剂光催化降解水中污染物,与粉末相比具有可重复使用、易回收等优点,近年来,在光化学领域受到人们的高度重视^[1～3].膜催化剂的表面性质与其光催化活性直接相关,研究这些性质能够为研制、开发高效催化剂提供理论依据.本文采用TiCl₄水解法,制备了酸性、碱性条件下TiO₂纳米粒子膜.利用原子力显微镜(AFM)、X-射线衍射谱(XRD)、红外光谱(IR)和场诱导表面光电压谱(EFISPS)测定其表面微结构.考察了它们对苯酚降解的光催化活性,讨论了膜催化剂的表面性质对光催化活性的影响.     

Cl2/TiCl4体系引发IBVE活性阳离子聚合的研究(Ⅰ)——引发活性中心及其络合竞争

采用UV光谱法证明了IBVE/Cl₂/TiCl₁/甲苯聚合体系中同时存在着两种引发活性中心及络合竞争,研究了Cl₂/TiCl₁和H₂O/TiCl₁络合平衡,求出了20℃时2TiCl₁←Cl₂和TiCl₁←H₂O络合平衡不稳定常数.     

二(甲基环戊二烯基)二苯氧基钛的合成与性能研究

Wilkinson等^[1]采用所谓经典的方法,制得二(甲基环戊二烯基)二氯化钛(Ⅰ),产率只有26%。Brantley^[2]用TiCl₄和相应的格氏试剂反摩也制得了该化合物,但操作条件较苛刻,产率未见报导。     

磷钼酸盐作为反应控制相转移催化剂催化氧化醇

以磷钼酸盐[C₇H₇N(CH₃)₃]₃{PO₄[MoO(O₂)₂]₄}为反应控制相转移催化剂, 用过氧化氢水溶液为氧化剂, 在液相选择性氧化醇制备醛的反应中, 发现该催化剂具有良好的催化活性. 在H₂O₂与醇的物质的量比为0.75的条件下, 产物中未检测到任何副产物, 基于H₂O₂的醇转化率最高达到95.2%. 反应结束时, 催化剂以沉淀的形式析出, 回收率不低于78%. 以苯甲醇的氧化为探针反应, 详细考察催化剂的反荷阳离子和溶剂种类对反应控制相转移现象和催化活性的影响. 结果表明, 选择 [C₇H₇N(CH₃)₃]^＋作为反荷阳离子和乙腈为溶剂, 体系出现了反应控制相转移催化的特征. 催化剂循环使用三次, 在保持较高回收率的同时其催化活性无明显降低, 说明该催化剂具有良好的稳定性.     

新型高活性催化剂乙烯气相聚合的研究(Ⅵ)——锌化合物对催化剂及产物性能的影响

研究了新型高活性乙烯气相聚合催化剂TiCl₄、Ti(OBu)₄/MgCl₂、SiO₂和ZnCl₂/醇/AlR₃体系中ZnCl₂-AlEt₃/SiO₂重量比和锌化合物含量对气相均聚合的影响,比较了2种不同催化剂Cat# A和Cat# B的聚合反应动力学及性能差异.催化剂中锌化合物作为复合载体的重要组分,可显著改善产物分子量调节效果.通过比表面积、SEM、DSC以及FTIR对催化剂和聚合物的形态、结构及性能进行了分析和表征.结果表明,均聚产物与采用MgCl₂作载体的催化剂制备的产物相比,支化度较高,结晶度较低,熔融峰较宽.发现Cat#B制得的均聚产物具有新颖的熔融双峰.     

聚合温度对负载型Ziegler-Natta催化剂催化丁二烯-异戊二烯共聚合的影响

非均相TiCl₄/MgCl₂-AlR₃型Ziegler-Natta(非均相Z-N)催化剂是聚烯烃工业最重要的催化剂,经烷基铝活化的非均相Z-N催化剂具有复杂的活性中心结构,改变聚合温度、聚合时间、烷基铝种类及浓度等均会影响活性中心结构与催化性能.本文研究了不同聚合温度下TiCl₄/MgCl₂-AlEt₃(三乙基铝)催化丁二烯(Bd)和异戊二烯(Ip)的共聚合动力学,研究发现,随着聚合时间的延长,聚合活性先升高然后降低,在50℃聚合活性最高.采用核磁共振波谱(¹H NMR)、紫外荧光定硫仪和凝胶渗透色谱(GPC)研究了共聚物的微观结构、活性中心数和分子量及其分布,发现随着聚合时间的延长及聚合温度的升高,活性中心数、共聚物中反式-1,4-结构、分子量及分子量分布均发生不同规律的变化.本文研究结果可为进一步理解非均相Z-N催化剂在不同聚合温度下催化共轭二烯烃聚合的动力学及其关键影响因素提供参考.     

粉末状和薄膜状TiO2对敌敌畏的光催化降解

在光照条件下,光催化剂TiO₂有很强的氧化能力,能有效降解水中的有机污染物^[1],因而日益受到人们的关注.目前,研究最多的胶体溶液和颗粒悬浮体系因其难于分离、回收而限制了实际应用,因此催化剂固定问题急需解决.近年来,国内外对TiO₂薄膜催化剂做了许多探索^[2,3],取得了一些进展.本文用溶胶-凝胶法制备了一种粉末状TiO₂光催化剂和两种薄膜型TiO₂光催化剂,并进行了结构和形貌的表征,对敌敌畏稀释液做了光催化降解实验,并与粉末状TiO₂进行对比.结果表明:薄膜TiO₂催化剂优于粉末TiO₂催化剂.     

正磷酸硅晶相形成温度与配酸比的研究

4,4-二甲基二氧六环-1,3(DMDO)催化制异戊二烯P₂O₅-SiO₂(0.6)催化剂,高温长时间活化能形成Si₃(PO₄)₄,有良好的选择性.前文^[1]配酸比在0～2都可形成Si₃(PO₄)₄,0.8和1.2的选择率虽然不变,但DMDO转化率却明显下降,同时发现颗粒间粘接.     

石墨烯吸附TiCl4分子的条件控制及光电性能的理论研究

为研究石墨烯吸附TiCl₄分子的影响因素及其光电性能,探索复合物应用于传感器及透明导电薄膜的可能性,采用第一性原理与蒙特卡罗方法研究TiCl₄气体分子在石墨烯表面的吸附条件控制与光电性能。结果表明：(1)石墨烯对TiCl₄气体分子具有较强的物理吸附作用,Cl原子吸附在其附近相距质心位置最远的碳原子顶位最稳定;(2)温度升高不利于TiCl₄气体分子吸附,气体逸度增加有利于吸附,TiCl₄气体分子插入石墨/双层石墨烯/多层石墨烯时宜将温度维持在TiCl₄沸点附近,并增加气体的压力;(3) TiCl₄的吸附对石墨烯的电子结构进行了调控,使费米能级附近的态密度显著提高,赝能隙减小,有效提高了导电性能;(4)在可见光区域,TiCl₄的吸附对体系的吸收性能影响不大,在提升透明导电薄膜导电性的同时未影响薄膜的光学性能。     

钒-铝催化丁二烯、丙烯交替共聚合的动力学研究(Ⅰ)——交替共聚合速度方程

本文研究了VO[OCH₂C(CH₃)₃]₂Cl-Ali-Bu₃催化丁二烯、丙烯交替共聚合的动力学特征,测定了单体和催化剂的反应级数,建立了聚合速度方程,并求得了-80℃-20℃温度范围内的一级速率常数K和总活化能E_T.     

乙炔氢氯化均相催化反应动力学和机理的研究——氯化汞、氯化铋复合催化剂体系

本文研究了在HgCl₂-BiCl₃复合催化剂作用下,乙炔氢氯化制氯乙烯均相催化反应的动力学,获得该反应速率方程为:r=(k+k'[BiCl₃]/[H⁺])[HgCl₂]·[H⁺]^3[CH≡CH].在25℃时k=0.00239,k'=0.0269,根据实验结果,提出了由两个复杂的连串反应组成的平行反应机理,相应的表观活化能为13.4Kcal/mol及14.8Kcal/mol.     

有机-无机型杂多酸相转移催化氧化脱硫性能研究

合成了四种有机-无机型杂多酸催化剂,包括[π-C₅H₅NC₁₆H₃₃]₃[PW₄O₁₆],[π-C₅H₅NC₁₆H₃₃]₃[PMo₄O₁₆],[π-C₅H₅NC₁₂H₂₅]₃[PW₄O₁₆]和[π-C₅H₅NC₁₂H₂₅]₃[PMo₄O₁₆]. 以有机硫的正辛烷溶液为模拟油品,H₂O₂为氧化剂,乙腈为萃取剂,在两相体系中,考察了上述四种催化剂对模拟油品中二苯并噻吩(DBT)氧化脱硫的催化活性. 结果表明,[π-C₅H₅NC₁₆H₃₃]₃[PW₄O₁₆]具有最佳的催化活性. 采用[π-C₅H₅NC₁₆H₃₃]₃[PW₄O₁₆]进行后续研究发现,反应完毕,[π-C₅H₅NC₁₆H₃₃]₃[PW₄O₁₆]以沉淀的形式析出,可以重复利用且脱硫效果很好. 研究表明,上述有机-无机型杂多酸属于相转移催化剂,氧化脱硫反应体系属于反应控制相转移催化体系. 在相同实验条件下,由于电子云密度和空间位阻效应共同的作用,DBT、噻吩(TH)、苯并噻吩(BT)和4,6-二甲基二苯并噻吩(4,6-DMDBT)脱硫由易到难的顺序为DBT >4,6-DMDBT >BT >TH,并分别通过GC-MS分析确定它们的氧化产物. 将[π-C₅H₅NC₁₆H₃₃]₃[PW₄O₁₆]进一步应用于柴油氧化脱硫,其中硫含量由355 mg/kg (mg/kg等同于ppmw)降至26 mg/kg,去除率达92.7%. 利用上述四种有机-无机型杂多酸作催化剂,研究DBT氧化反应过程动力学,确定DBT的表观反应级数均为一级,表观活化能为47.9～55.4 kJ/mol.