氧化铝—壳聚糖—钯催化酮加氢反应动力学

论文摘要

催化氢化在有机合成中有着广泛的应用,尤其在精细化工产品生产中占有重要地位。目前,以高分子金属络合物作催化剂的催化氢化反应,由于其反应条件温和、不污染环境等优势已成为人们研究的热点。通过将甲壳素脱乙酰化可制得壳聚糖,壳聚糖是天然糖中唯一大量存在的碱性氨基多糖,具有良好的生物相容性、亲水性和抗菌性,无毒无害,可生物降解,在生物医学、化妆品、食品、纺织工业等领域都有很高的实用价值。壳聚糖结构中包含氨基葡萄糖元和乙酰基葡萄糖单元,对一些金属离子尤其是过渡金属离子有良好的螯合作用,其负载的贵金属催化剂具有良好的稳定性,能够循环使用多次,已经用于催化多种反应体系,尤其是加氢反应中,显示出了高的催化活性和选择性。为了提高壳聚糖的比表面积和改善其机械性能,可把壳聚糖薄薄地负载在多孔疏松的物质表面,使壳聚糖内部的氨基更容易被有效利用,从而达到有效固载金属的效果。氧化铝是典型的多孔疏松比表面积大的惰性物质,是负载壳聚糖金属催化剂的良好选择。本文以氧化铝作载体,制备以壳聚糖-钯（CS-Pd）为活性组分的加氢催化剂氧化铝-壳聚糖-钯（Al2O3-CS-Pd）,对苯丙酮和苯乙酮两种芳香酮具有较高的催化加氢活性,在此基础上研究Al2O3-CS-Pd催化剂催化氢化苯丙酮和苯乙酮的动力学。载体氧化铝-壳聚糖（Al2O3-CS）的制备是得到高活性催化剂的关键。分别考察载体的粒度、沉淀速度、沉淀pH值、沉淀时间及洗脱pH值这五个条件对催化剂加氢活性的影响,同时,研究催化剂中氮钯物质的量比、催化剂用量、溶剂和温度等条件对催化氢化反应的影响。加氢反应进程由气相色谱跟踪检测；并对Al2O3-CS-Pd催化剂进行表征。最后给出催化氢化反应可能的机理并求出了相应的活化能。实验结果表明载体的最佳粒度为60-100目,最佳沉淀pH值为13、最佳沉淀时间为1.5 h、最佳洗脱pH值为8,并且是快沉淀时,催化剂催化活性高。在以乙醇为溶剂、0.1 MPa H2压力下、291.2-307.2 K温度范围内,对催化剂中氮钯物质的量比、催化剂用量、溶剂和温度等条件对催化氢化反应的影响进行了讨论。同时我们认为,苯丙酮和苯乙酮的催化加氢反应均符合零级动力学规律。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 综述
• 摘要
• 1.1 壳聚糖的结构与性质
• 1.2 高分子金属络合物催化剂
• 1.3 壳聚糖贵金属络合物催化剂的研究进展
• 1.4 钯系催化剂在催化氢化方面的研究
• 1.5 本课题的研究内容及目的
• 2O₃-CS-Pd催化剂的制备及其催化酮加氢的活性'>第2章 Al₂O₃-CS-Pd催化剂的制备及其催化酮加氢的活性
• 摘要
• 2.1 引言
• 2.2 实验部分
• 2.2.1 试剂与仪器
• 2.2.2 实验原理
• 2O₃-CS-Pd的制备'>2.2.3 催化剂Al₂O₃-CS-Pd的制备
• 2.3 实验结果与讨论
• 2.3.1 载体的制备
• 2.3.2 催化剂制备
• 2.3.3 酮加氢
• 2.3.4 催化剂的表征
• 2O₃-CS-Pd催化苯丙酮加氢反应的动力学'>第3章 Al₂O₃-CS-Pd催化苯丙酮加氢反应的动力学
• 摘要
• 3.1 引言
• 3.2 实验部分
• 3.2.1 试剂
• 3.2.2 仪器
• 3.2.3 加氢过程
• 3.3 实验结果与讨论
• 3.3.1 催化剂用量对反应的影响
• 3.3.2 温度对反应的影响
• 3.4 动力学模型的确定
• 3.4.1 苯丙酮反应级数
• 3.4.2 活化能
• 3.4.3 反应机理探讨
• 3.5 结论
• 2O₃-CS-Pd催化苯乙酮加氢反应的动力学'>第4章 Al₂O₃-CS-Pd催化苯乙酮加氢反应的动力学
• 摘要
• 4.1 引言
• 4.2 实验部分
• 4.2.1 试剂
• 4.2.2 仪器
• 4.2.3 加氢过程
• 4.3 实验结果与讨论
• 4.3.1 催化剂用量对反应的影响
• 4.3.2 温度对反应的影响
• 4.4 动力学模型的确定
• 4.4.1 苯乙酮反应级数
• 4.4.2 活化能
• 4.4.3 反应机理探讨
• 4.5 结论
• 结论
• 参考文献
• 附录
• 致谢