碳酸乙烯酯选择加氢合成甲醇与乙二醇高效稳定Cu/SiO2催化剂研究

CO2作为重要的碳氧资源, 具有来源丰富、价格低廉、安全等突出优点. 近年来, 由于蕴含的巨大利用潜力,CO2间接利用制备基础化学品、能源燃料对于可持续制备大宗化工品中具有重要研究意义, 日益受到研究者和工业界的广泛重视.甲醇与乙二醇是化学工业中的两种重要大宗原料. 甲醇不仅是重要的有机化工原料、清洁环保的液体燃料, 同时也是氢气和能量储存的良好载体. 乙二醇作为一种重要的有机化工原料, 在聚酯等领域具有广泛应用.CO2经碳酸乙烯酯氢解制备甲醇/乙二醇是典型的原子经济反应, 对资源、能源和环境的可持续发展具有重要意义. 需要指出的是,CO2与环氧乙烷环加成制备碳酸乙烯酯已具备成熟的工业化技术. 因此, 该路线研究重点在于发展碳酸乙烯酯选择加氢联产甲醇和乙二醇高效稳定的催化体系. 近年来, 铜基多相催化剂催化碳酸乙烯酯加氢联产甲醇乙二醇得到了广泛重视. 由于铜基催化剂存在活性较低、高温易失活等问题, 开发高效且具有良好稳定性的铜基催化剂是目前碳酸乙烯酯加氢研究重点.本文针对碳酸乙烯酯选择氢解合成甲醇乙二醇新型铜基催化体系构建和构效关系研究, 采用硅溶胶蒸氨法制备高分散 Cu/SiO2过程中引入多羟基β-环糊精修饰催化剂前驱体的合成策略, 并通过惰性气体中煅烧后的积碳有效抑制活性铜物种的团聚, 获得了β-环糊精改性的 Cu/SiO2催化剂. 通过 N2吸脱附、XRD、N2O 滴定、H2-TPR、TEM 和 XPS 等系统表征,发现β-环糊精可有效调控催化剂结构和表面不同价态活性铜物种分布. 碳酸乙烯酯加氢性能评价结果表明引入适量β-环糊精的 5β-25%Cu/SiO2具有较优催化活性, 乙二醇选择性 98.8% 和甲醇选择性 71.6%, 且相应的催化活性可达 1178 mgEC gcat-1h-1. 高活性的原因很可能归因于不同价态 Cu0与 Cu+物种协同催化作用及适宜的 Cu+/(Cu0+Cu+) 比例. 结合密度泛函理论模拟计算, 我们提出了 Cu0促进氢气解离、Cu+吸附活化碳酸乙烯酯分子中酯羰基的反应机理. 催化剂重复使用和表征结果表明, 5β-25%Cu/SiO2具有良好的稳定性, 使用前后铜粒子大小和铜物种分布几乎未发生明显变化. 本文为解决铜基催化剂高温易烧结等难题提供了简单有效的活性铜物种稳定化方法, 并为CO2经碳酸乙烯酯绿色合成甲醇、乙二醇高效稳定铜基催化新体系的构筑提供了有益借鉴.     

介质阻挡放电甲醇脱氢偶联一步合成乙二醇反应中氢气的催化作用

利用原位发射光谱表征和在线色谱分析,研究了甲醇介质阻挡放电脱氢偶联一步合成乙二醇反应中氢气的催化作用,考察了放电频率、甲醇和氢气进料量以及反应压力的影响.结果表明,在介质阻挡放电产生的非平衡等离子体中,H2不但能显著提高甲醇转化率,而且能显著提高乙二醇的选择性.在300°C,0.1 MPa,反应器注入功率为11 W,放电频率为12.0 k Hz,甲醇气体进料量为11.1 m L/min,氢气进料量为80–180 m L/min的条件下,甲醇转化率接近30%,乙二醇选择性大于75%.乙二醇收率与激发态氢原子的Hα谱线强度之间存在同增同减关系.由此推测,氢原子是起催化作用的活性氢物种.活性氢物种的生成途径是:基态氢分子通过与电子碰撞变成激发态,激发态氢分子通过第一激发态氢自动解离为基态氢原子.放电反应条件通过影响氢分子解离来影响氢气的催化作用.氢气在非平衡等离子体中显示的催化作用有可能为开辟新的化学合成途径提供重要机遇.     

取向PET薄膜偶极热松弛的研究

用纵拉、先纵后横、纵-横-纵等拉伸方式得到了各种平面取向程度的PET薄膜。短路热释电流温谱显示α峰随平面取向度增大向高温线性移动。被冻结的大分子主链链段偶极热松弛活化能随反式构象含量增大呈线性下降。热松弛时间常数则随反式构象含量增大而增长。     

超分子结构水杨酸根插层水滑石的组装及结构与性能研究

以锌铝水滑石ZnAl-CO3 LDHs为前体（主体），以乙二醇为分散介质，用离子 交换法组装了水杨酸根（客体）插层水滑石ZnAl-[o-HO(C6H4)COO]LDHs，并用XRD ，FT-IR，TG-DTA等手段对样品进行了表征。结果表明，能过控制离子交换条件， 水杨酸根阴离子可取代锌铝水滑石前体层间的CO3^2-离子，组装得到晶体结构良好 的水杨酸根插层水滑石。通过研究发现，主体水滑石层板与客体以静电力和氢键相 互作用，得到的超分子结构材料紫外阻隔作用增强并具有较好的稳定性，从而成为 一种集屏蔽和吸收双重功能的新型无机-有机得合紫外阻隔材料。     

层状四水硫酸锆催化合成乙二醇单乙醚醋酸酯反应机理的理论研究

采用以量子化学ASED－MO（含原子对排斥的EHMO法）为基础的结构自动优化EHTOPT法,研究了层状四水硫酸锆催化合成乙二醇乙醚醋酸酯的反应机理;构筑了反应组分乙二醇单乙醚羟基上的氢原子通过氢 键与层状四水硫酸锆结晶水上的氧原子结合。同时,还研究了醋酸在四水硫酸锆表面形成正碳离子的结合状态,提出了相应的酯化反应机理,在此基础上推导出的动力学方程与实验结果相符。     

聚合物假冠醚研究（Ⅰ）单体乙二醇二苯醚的合成与表征

本文以乙二醇为底物,通过中间体乙二醇二苯磺酸酯,合成出了乙二醇二苯醚。对两合成产物进行了红外光谱、薄层色谱。溶解性能及结晶分析,实验结果表明,在乙二醇二苯磺酸酯的合成中,因为使用苯磺酰氯代替了传统的对甲苯磺酰氯磺酰化试剂,并用氯仿做稀释剂以控制催化剂吡啶的恰当使用量,使合成不但经济而且获得82．5％,的较高收率,在乙二醇二苯醚的合成中,采用回流,蒸馏交替使用的实验方法,同时用馏出物沸点数值监控和及时排除体系的水份,使产率达到78．0％。     

Controlled Synthesis of Sea-urchin-like ZnO Nanomaterials with the Aid of Ethylene Glycol Using a Solvothermal Method

Sea-urchin-like ZnO nanomaterials were successfully synthesized by decomposition of zinc acetate precursor in the presence of sodium hydroxide and ethylene glycol(EG) in an ethanol solution using a solvothermal method at 180 ℃ for 12 h.The crystalline phase and morphology of the resultant nanomaterials were characterized by X-ray diffraction(XRD),scanning electron microscopy(SEM),transmission electron microscopy(TEM),selected-area electronic diffraction(SAED) and high-resolution electron microscopy(HRTEM).Interestingly,the sizes and prod length of the samples can be easily tuned by changing the amount of directing agent EG and keeping other reaction conditions unchangeable.On the basis of our experimental outcomes,EG-controlled-nucleation-growth formation mechanism was proposed to correspond for the sea-urchin-like ZnO growth processes.And the photoluminescence(PL) spectra of the as-selected samples were measured at room temperature,presenting two emission peaks centered at～388 and 480 nm.     

Poly(ethylene glycol)-supported Piperazine——Synthesis and Application in Knoevenagel Condensation

A soluble,poly(ethylene glycol)-supported piperazine catalyst was prepared.This soluble catalyst efficiently catalyzes the Knoevenagel condensation of various aromatic aldehydes with diethyl malonate or ethyl acetoacetate in a homogeneous phase to afford the desired alkenes in good purity and yield with a facile work-up process.It was found that the polymer reagent could be repeatedly used at least four times without the too much loss of activity.The catalyst has shown a good activity,stability,and recyclin...     

水热法制备Cu-HMS催化剂及其催化草酸二甲酯加氢性能的研究

以十六胺为模板剂,采用水热合成法制备了一系列不同铜负载量的Cu-HMS催化剂,并考察了其对草酸二甲酯加氢制乙二醇反应的催化性能.同时,通过X射线粉末衍射(XRD)、N_2低温吸附脱附、红外光谱(FI-IR)、H_2程序升温还原(H_2-TPR)及透射电镜(TEM)等手段对催化剂进行了系统表征.结果表明,铜负载量对催化剂活性组分的分散性和载体之间的相互作用力影响很大.实验结果表明,以20%铜负载量制备的Cu-HMS催化剂催化性能优势明显.在反应温度为205℃、压力为2.0 MPa、氢酯比为80 mol/mol及液时空速为0.4 h-1的条件下,草酸二甲酯的转化率接近100%,乙二醇的选择性高达98.11%.     

改性活性炭负载三聚磷酸二氢铝催化合成苯甲醛乙二醇缩醛

采用硝酸改性活性炭后负载三聚磷二氢铝用于催化合成苯甲醛乙二醇缩醛,通过单因素实验考察醇醛摩尔比、催化剂用量及反应时间等因素对产品收率的影响,并采用正交实验获取较佳工艺条件。 结果表明,该催化反应中,当反应温度为110 ℃时,各因素对收率的影响顺序为:醇醛比>反应时间>带水剂加入量>催化剂用量。 优化反应条件为:苯甲醛0.2 mol,醇醛摩尔比2.5,反应时间75 min,催化剂加入量4%(占反应物总质量),带水剂加入量25 mL,苯甲醛乙二醇缩醛收率86.5%,催化剂经5次重复使用后收率仍大于86.0%。