负载型水相催化剂的制备及其在丙烯氢甲酰化中的应用

以ＳｉＯ２为载体,制备了负载型水相铑膦催化剂。在反应温度为１００－１１０℃,合成气ＣＯ：Ｈ２＝１：１,反应压力２．０ＭＰａ,「Ｒｈ」＝７．５×１０＾５,Ｐ／Ｒｈ＝２５的条件下,进行丙烯氢甲酰化反应。结果表明,时空收率可达１９４－２２８ｇ丁醛,正异比高达约１４．２,反应结束后催化剂与体系易分离,铑在有机相中的浓度仅为１×１０＾－９－４×１０＾－９,基本消除了铑的流失,克服了均相反应中催化剂铑的回收和     

PPh3修饰介孔泡沫材料负载的Rh催化剂用于固定床氢甲酰化反应

 介孔泡沫材料（MCF）是一种孔径有序,孔结构无序,稳定性高的新型纯硅基分子筛。MCF的开放式孔结构和可调变孔径使其适合于做催化剂的载体. 我们采用MCF为载体制备了PPh3-Rh/MCF催化剂,并应用于固定床中的丙烯氢甲酰化反应中（丙烯转化率21.6%,丁醛的时空收率160.6 mol醛/mol Rh·小时,正异比10.4）.PPh3-Rh/MCF催化剂的稳定性远远高于HRh(CO)(PPh3)3/MCF催化剂.     

碳纳米管负载铑催化剂上丙烯氢甲酰化

Effect of carbon nanotubes, as a novel support material, on the performance of Rh-catalyst supported by them was studied. Catalysts based on carbon nanotubes, SiO2, carbon molecular sieves, active carbon, and GDX-l02(a copolymer of styrene with divinylbenzene),were prepared, and their catalytic behaviors for propene hydroformylation were investigated and compared. The results showed that, over the carbon nanotubes-supported Rh-catalyst, C3H6 conversion and regioselectivity of butyric aldehyde (represented by n/i, a ratio of n-butyric aldehyde to its isomer, i-butyric aldehyde, in the products) were pronouncedly improved: the average turnover frequency(TOF) for the catalytic hydroformylation of propene was 0.079 s-1 at 393K, which was 2.1 times faster than that over the Rh catalyst based on SiO2, and the n/i ratio of the aldehyde products reached to 11.6, which was 1.9 times higher than that over the catalyst based on SiO2. The roles of six-membered C-ring at the surface of the carbon-nanotubes on the stability of the catalytically active Rh-complexes and of the tubular nano-channel on the spatiospecific seletivity of reaction intermediate state and butyric aldehyde produced were discussed.     

膦配体链长对锚合膦配体修饰的Rh/SiO_2催化剂上氢甲酰化反应性能的影响(英文)

烯烃氢甲酰化反应产物醛是生产多种有机化合物的重要中间体,具有重要的工业价值.均相催化剂具有反应条件温和及催化效率高的优点,因而成为工业应用的主要催化体系,但催化剂分离复杂且昂贵.多相催化剂具有易分离和易回收的优点,但在氢甲酰化反应中的活性和选择性较低,因而大大阻碍了其在工业上的应用.为了得到兼具两种催化剂优点的新型催化剂,人们进行了数十年的研究,均相催化剂多相化便是其中一个研究热点.实现该策略最常用的一个方法是将均相催化剂固载到载体上,以此来达到催化剂易从反应物及产物中分离,同时保有高活性高选择性的目的.通过化学键将金属配合物的配体键合到载体上已经取得了一定的成功,但依然存在着活性组分流失和催化剂失活的问题.本课题组开发了一种锚合膦配体修饰的Rh/SiO_2新型催化剂,在乙烯氢甲酰化反应中表现出卓越的稳定性,反应1000 h后依然没有出现活性下降和组分流失的现象,这是因为配体和活性金属同时被固载在载体SiO_2上.但是由于配体和活性金属都不能自由移动,很多配体不能与金属原子有效接触,起不到配位效应,因而催化剂活性仍不够高.因此,为了提高锚合膦配体修饰的Rh/SiO_2催化剂的活性,我们合成了具有较长链长的膦DPPPTS,并与商业购买的链长较短的膦DPPETS做对比,研究锚合膦配体链长和催化剂活性的关系.使用N_2物理吸附、原位红外光谱(FT-IR)和固体~(31)P核磁共振(NMR)等探讨了膦配体链长影响催化性能的原因.固定床上乙烯氢甲酰化反应结果表明,当膦配体的链长增长一个亚甲基长度后,反应稳定后催化剂的活性提高了一倍以上.N_2物理吸附实验表明,延长配体的链长对催化剂结构性质的影响不大,因而也不会改变反应时的传质.催化剂吸附合成气(CO:H_2=1:1)的原位FT-IR结果表明,不同链长膦配体修饰的Rh/SiO_2催化剂上均原位生成了类似于用于均相氢甲酰化反应的Wilkinson型催化剂的活性物种HRh(CO)_2(DPPPTS)_2[或HRh(CO)_2(DPPETS)_2],以及吸附在Rh上的线式CO.这两种吸附物种均利于氢甲酰化反应的进行,其中以前者活性更好.从原位FT-IR结果同样看出,锚合链长较长的膦配体的催化剂(DPPPTS-Rh/SiO_2)上原位生成的活性物种量更多,因而催化活性更高.固体~(31)P NMR结果表明,催化剂上的膦以自由态的膦(高场峰β)和与Rh配位的膦(低场峰α)两种形式存在.α峰面积和β峰面积之比(r)越高代表与Rh配位的膦配体占总膦量的比例越高.发现DPPPTS-Rh/SiO_2催化剂的r值(1.31)高于DPPETS-Rh/SiO_2催化剂(1.05),即前者与Rh配位生成活性物种的膦配体的比例更高.结合原位FT-IR和固体~(31)P NMR的结果可知,链长较长的DPPPTS更容易与Rh配位,从而生成更多的铑膦配合物活性物种,因而催化剂活性更高.因此,增长锚合膦配体的链长有助于提高其修饰的Rh/SiO_2催化剂的活性.     

有机-无机杂化L-Rh/SiO2氢甲酰化催化剂的研究Ⅰ.PPh3-Rh/SiO2的催化性能及表征

 利用有机-无机杂化的概念,以三苯基膦直接修饰Rh/SiO2制备了PPh3-Rh/SiO2多相催化剂. 在浆态床烯烃氢甲酰化反应中,该催化剂在10 MPa,373 K温和条件下的活性和选择性远高于Rh/SiO2的活性和选择性,与相应的均相催化剂HRhCO(PPh3)3的性能相当,且具有易分离的优点. 31P MAS NMR和XPS技术表征结果表明,催化剂中的配体PPh3与高度分散的Rh之间存在配位作用,形成了兼具多相和均相催化性能的有机-无机杂化催化剂. 该催化剂对不同碳数烯烃的氢甲酰化反应都具有较好的催化性能.     

新型负载水相催化剂（SAPC）的制备及其在丙烯氢甲酰化反应中的应用

以新型水溶性二磺化 - 1-苯基二苯并膦 (简称 PDBPDS)为配体 ,制备了铑膦配合物 Rh(acac) (CO ) -(PDBPDS) 3.将其负载于高吸水性载体上 ,制得负载水相催化剂 ,并对催化剂的制备条件进行了优化 .以人造沸石为载体 ,在载水量 30 % ,[Rh]=2 .0× 10 - 5、 [P]/ [Rh]=40的条件下 ,筛选出丙烯氢甲酰化反应的最佳工艺条件 .在反应温度 10 0℃、压力 2 .0 MPa、搅拌速度为 5 0 0 r/ m in条件下 ,催化剂活性达 10 12 g丁醛 / (g Rh· h) ;正异比高达 43.5 ;在有机相中铑的浓度为 1.2× 10 - 9,解决了均相反应催化剂回收和循环使用的问题 .实验结果表明 ,新型配体二磺化 - 1-苯基二苯并膦是一性能较好的新配体 ,所制备的新型负载水相催化剂是一有较好开发前景的新型催化剂     

有机-无机杂化L-Rh／SiO2氢甲酰化催化剂的研究I．PPh3-Rh／SiO2的催化性能及表征

利用有机-无机杂化的概念，以三苯基膦直接修饰Rh／SiO2制备了PPh3-Rh／SiO2多相催化剂．在浆态床烯烃氢甲酰化反应中，该催化剂在1．0MPa，373K温和条件下的活性和选择性远高于Rh／SiO2的活性和选择性，与相应的均相催化剂HRhCO(PPh3)3的性能相当，且具有易分离的优点．^31P MAS NMR和XPS技术表征结果表明，催化剂中的配体PPh3与高度分散的Rh之间存在配位作用，形成了兼具多相和均相催化性能的有机一无机杂化催化剂．该催化剂对不同碳数烯烃的氢甲酰化反应都具有较好的催化性能．     

经PPh3修饰的Rh/SiO2催化剂的吸附-脱附性能

 应用程序升温技术研究了氢甲酰化反应物CO,H2和C2H4在经PPh3修饰的Rh/SiO2(PPh3-Rh/SiO2)催化剂上的吸附-脱附行为. CO-TPD结果显示, Rh/SiO2催化剂在348, 398和525 K处有3个脱附峰, PPh3-Rh/SiO2催化剂仅在368 K处出现脱附峰,表明催化剂的吸附性能发生了明显变化. 采用原位红外光谱研究了PPh3-Rh/SiO2催化剂上CO的吸附态. 结果表明, 2040 cm-1处吸收峰归属于PPh3修饰的Rh粒子上线式吸附的CO. 这种吸附态既不同于Rh/SiO2多相催化剂表面Rh粒子上的CO吸附态,也不同于相应均相催化剂中的羰基配位态. TPD和FT-IR结果表明,在低压下PPh3-Rh/SiO2催化剂对氢甲酰化反应已具有相当的催化性能.     

新型配体1—苯基二苯并膦在丙烯氢甲酰化均相反应中的应用研究

将 1-苯基二苯并膦 (PDBP)作为膦配体用于丙烯氢甲酰化反应中 ,系统研究了反应温度、压力、铑浓度、搅拌速率对产物丁醛收率的影响 .在铑浓度为 4.0× 10 - 6 、 P/ Rh比为 15 0、温度 10 0℃、反应压力 2 .0 MPa的条件下 ,丙烯转化率可达 90 % ,催化活性为 2 6 0 9g丁醛 / (g Rh· h) ,正丁醛和异丁醛的比达 9.5 .在相同的条件下与工业上广泛采用的以三苯基膦为配体的铑催化剂相比较 ,以 PDBP为配体的铑催化剂的活性和选择性分别是它的 1.44倍和 1.90倍 .证明了 PDBP是一个很有发展前景的羰基合成的膦配体     

Rh/Ph3PO催化剂体系的辛烯氢甲酰化反应性能考察和原位红外表征

考察了反应温度,ＣＯ／Ｈ２压力和Ｐ／Ｒｈ比等因素,对Ｒｈ／Ｐｈ３ＰＯ催化剂催化混合辛烷氢甲酰化反应活性的影响,优化出最佳反应条件,并采用加热加压的原位红外表征方法,跟踪了在１－辛烯反应中Ｒｈ／Ｐｈ３ＰＯ催化剂的活化、中间活性物种的产生和分解消失等瞬态变化情况。     

超临界二氧化碳和水复合溶剂中铑膦配合物催化丙烯氢甲酰化反应

 以乙酰丙酮羰基铑为催化剂母体,以水溶性三苯基膦三间磺酸钠(TPPTS)为配体,在超临界CO2和水复合溶剂中成功地实现了超临界条件下的均相丙烯氢甲酰化反应. 最佳反应条件为: 温度55 ℃,铑的浓度15 μg/ml, P/Rh摩尔比18. 在压力为12.0～14.0 MPa下反应6 h后,产物正丁醛/异丁醛摩尔比可达4.3～4.5,丁醛的时空收率达190.1～205.3 g/(g·h). 反应过程中体系处于超临界状态,反应结束后分为水、油两相,铑催化剂溶于水相,产物处于油相,油相中铑的含量仅为1.0 ng/ml,基本上消除了铑的流失,实现了催化剂与产物的有效分离,便于催化剂的回收和循环使用. 与相同反应条件下的水-有机两相氢甲酰化反应相比,超临界CO2和水复合溶剂中的丙烯氢甲酰化反应具有更高的反应速率和产物正异比.     

Water/Oil Diphasic Hydroformylation of Higher Olefins over a TPPTS-Rh/SiO_2 Catalyst

A novel TPPTS-Rh/SiO2 catalyst, prepared by directly modifying a heterogeneous high-surface-area Rh/SiO2 catalyst with water-soluble TPPTS ligands, could decrease the resistance of mass transfer in water/oil biphasic media for the hydroformylation of higher olefins. The catalytic performance for hydroformylation on this biphasic TPPTS-Rh/SiO2 catalyst system was higher than those of the traditional biphasic HRhCO(TPPTS)3 systems, owing to the chemical bonds between the highly dispersed Rh metal particles and the TPPTS ligands. The catalyst system is applicable for hydroformylation of higher olefins such as 1-dodecene.     

新型表面活性膦在长链烯烃氢甲酰化反应中的助催化作用

 考察了新型表面活性膦配体DPPTS(对-十二烷基苯基二苯基膦的磺酸钠盐)和OPPTS(对-辛基苯基二苯基膦的磺酸钠盐)在铑络合物催化的水/有机两相长链烯烃氢甲酰化反应中的助催化作用. 在催化烯烃氢甲酰化反应时,观察到烯烃与膦配体之间有一定的链长匹配效应; 含DPPTS的催化剂体系在低膦/铑比条件下表现出比含表面活性剂十六烷基三甲基溴化铵和水溶性配体三苯基膦三磺酸钠的催化剂体系高得多的催化活性,而且铑流失到有机相极少,仅为加入总铑量的0.8%. 这种亲水基团和磷原子处于碳链同一端的表面活性膦配体比文献报道的亲水基团和磷原子分别处于碳链两端的表面活性膦配体具有更好的助催化活性.     

Water／Oil Biphasic Hydroformylation of Higher Olefins over a TPPTS-Rh／SiO2 Catalyst

A novel TPPTS-Rh/SiO2 catalyst, prepared by directly modifying a heterogeneous high-surface-area Rh/SiO2 catalyst with water-soluble TPPTS ligands, could decrease the resistance of masstransfer in water/oil biphasic media for the hydroformylation of higher olefins. The catalytic performancefor hydroformylation on this biphasic TPPTS-Rh/SiO2 catalyst system was higher than those of thetraditional biphasic HRhCO(TPPTS)3 systems, owing to the chemical bonds between the highly dispersedRh metal particles and the TPPTS ligands. The catalyst system is applicable for hydroformylation ofhigher olefins such as 1-dodecene.     

Water/Oil Biphasic Hydroformylation of Higher Olefins over a TPPTS-Rh/SiO2 Catalyst

A novel TPPTS-Rh/SiO2 catalyst, prepared by directly modifying a heterogeneous highsurface-area Rh/SiO2 catalyst with water-soluble TPPTS ligands, could decrease the resistance of mass transfer in water/oil biphasic media for the hydroformylation of higher olefins. The catalytic performance for hydroformylation on this biphasic TPPTS-Rh/SiO2 catalyst system was higher than those of the traditional biphasic HRhCO(TPPTS)3 systems, owing to the chemical bonds between the highly dispersed Rh metal particles and the TPPTS ligands. The catalyst system is applicable for hydroformylation of higher olefins such as 1-dodecene.     

在溶胶-凝胶法制备的MoO3/SiO2催化丙烯的环氧化反应

 以sol－gel法制备了MoO3／SiO2催化剂，并用BET比表面积测定，XRD和FT－IR等手段对催化剂进行了表征；研究了以过氧化氢异丙苯为氧化剂的丙烯一步环氧化反应，考察了催化剂的制备条件和反应条件对丙烯环氧化反应的影响．结果表明，在制备过程中，酸性水解剂对MoO3／SiO2催化剂的分散度、比表面积和催化性能有较大的影响．用HCl溶液作为水解剂制备的催化剂，其性能明显优于用HNO3或HAc作水解剂制备的催化剂．在110℃和0．6MPa的条件下反应2h，过氧化氢异丙苯转化率为89％，环氧丙烷选择性为80％．     

改性Ag/α-Al_2O_3催化丙烯气相环氧化反应

制备了以分子氧为氧化剂,对丙烯气相环氧化具有较好催化性能的改性负载银催化剂,并利用氧气程序升温脱附(O2-TPD)技术研究了氧在其表面上的脱附行为.实验结果表明:Ag/α-Al2O3催化剂只能使丙烯完全氧化成二氧化碳和水;当该催化剂用K2O改性后,可获得少量的环氧丙烷;Y2O3改性的Ag/α-Al2O3催化剂,可获得极少量的丙醛和丙酮;将0.1%(w)Y2O3添加到Ag-K2O/α-Al2O3后,可以显著提高催化剂的丙烯环氧化性能.在0.1MPa、245℃、20%C3H6/8%O2/72%N2和气体空速2000h-1的反应条件下,通过20%(w)Ag-0.1%Y2O3-0.1%K2O/α-Al2O3催化剂时,丙烯转化率为4.0%,环氧丙烷的选择性为46.8%.O2-TPD研究表明,少量的Y2O3、K2O或Y2O3-K2O作为助剂添加到20%Ag/α-Al2O3催化剂中时,减少了高温区与丙烯完全氧化有关的吸附氧物种的量,低温区余下的吸附氧物种量不变,有利于丙烯环氧化反应,提高了环氧丙烷的选择性.     

丙烯、氧气和环氧丙烷在Cu-NaCl/SiO2催化剂上吸附的红外光谱研究

 用红外光谱法研究了丙烯、丙烯/氧气混合气以及环氧丙烷(PO)在Cu-NaCl/SiO2催化剂上的吸附. 结果表明,丙烯在载体和催化剂上的吸附是完全可逆的. 丙烯和氧气在催化剂上共吸附后生成了丙烯醛,未观察到环氧丙烷(PO)生成. PO在载体和未还原催化剂上的吸附行为表明,PO与载体的硅羟基有强相互作用,PO发生开环反应生成开环物种. 而PO在还原态催化剂上的吸附行为较复杂,可能生成了酮类化合物.