高分散固体碱高效催化制备无甘油生物柴油

为实现无甘油生物柴油的高效制备,以共沉淀法制备的镁铝水滑石为载体,K_(2)CO_(3)溶液为浸渍液,通过等体积浸渍法制备高分散负载型固体碱催化剂,考察水滑石制备过程中金属盐种类以及物质的量比对其催化三组分(菜籽油、乙酸甲酯和甲醇)制备无甘油生物柴油性能的影响,并利用FTIR、XRD、TG、CO_(2)-TPD、BET、SEM技术对催化剂进行表征。结果表明:以MgCl_(2)和AlCl3为金属盐、镁铝物质的量比3∶1、K_(2)CO_(3)浓度2.0mol/L、焙烧温度500℃条件下制备得到的固体碱为催化剂,在油酯醇物质的量比1∶1∶10、催化剂用量10%、反应温度60℃、反应时间15min条件下,生物柴油的产率可达98%,产品性能指标均符合欧盟标准。催化剂表征发现以氯盐为金属盐制备的水滑石比表面积大,孔道结构丰富,暴露的碱性中心位点数目多。综上,金属盐种类对水滑石结构会造成影响,以MgCl_(2)和AlCl_(3)为金属盐制备的高分散负载型固体碱催化剂可高效催化油脂酯交换反应制备无甘油生物柴油。

Ca-Al-LDHs固体碱催化羟甲基化反应制备2-硝基-2-甲基-1-丙醇的研究

采用共沉淀法制备了一系列Ca-Al-LDHs固体碱催化剂用于非均相催化合成2-硝基-2-甲基-1-丙醇。利用XRD、SEM、XPS、CO_(2)-TPD、FT-IR、BET等分析手段对Ca-Al-LDHs的结构特性、金属价态、碱性强度与催化性能构效关系进行表征,通过2-硝基丙烷与甲醛羟甲基化反应评价了Ca-Al-LDHs固体碱催化剂的催化性能,并对2-硝基-2-甲基-1-丙醇的制备工艺进行了优化。结果表明,所制备的固体碱催化剂表面存在大量强碱性活性位点,并且存在一种新的晶格结构(Ca12Al14O33),该结构的存在提高了该催化剂对羟甲基化反应的催化性能;在温度为70℃、反应时间为2 h、n(甲醛)∶n(2-硝基丙烷)=2∶1、m(催化剂)∶m(甲醛)=3∶10的反应条件下,2-硝基丙烷的转化率为96.2%,2-硝基-2-甲基-1-丙醇选择性为99%。催化剂重复使用20次后,产品收率仍能达到60%以上。

LiOH/MgO新型固体碱的制备及催化合成米糠油甲酯

以浸渍法制备了LiOH/MgO固体碱催化剂,并用于催化合成米糠油甲酯,研究了LiOH/MgO催化剂的制备工艺,采用X射线衍射法、热重分析法等对催化剂进行表征,采用气相色谱外标法分析米糠油甲酯成分及质量分数。通过响应面实验优化米糠油甲酯的合成工艺:当LiOH负载率为载体质量的23.8%、醇油摩尔比为14.3∶1、催化剂用量为米糠油质量的7.5%、反应时间为4h、反应温度为100℃时,收率可达87.90%。结果表明,LiOH/MgO固体碱催化剂对米糠油甲酯化反应具有较好的催化活性,有利于米糠油这一农副产物得到充分利用。

试论新型固体碱催化剂在有机合成中的应用

固体碱催化剂在有机合成中的应用历史悠久,是一种成熟而有效的生产工艺,其工艺应用场景广阔。为充分满足有机合成生产要求,将介绍一种新型固体碱催化剂。在了解其制备工艺的基础上,详细说明该催化剂在有机合成中的应用方案与效果。根据试验研究的内容,整个试验过程展现出了良好的催化效果,且该催化剂具有可重复使用的特点,满足工业化生产要求。

固体碱催化剂在乙烯基醚合成中的应用

乙烯基醚是精细化工中一类重要的中间体和聚合单体,乙烯基醚的主要合成方法有乙炔法、酯交换法、缩醛热分解法、脱卤化氢法等。其中乙炔法合成乙烯基醚采用的固体碱催化剂易分离、可重复使用、选择性高,设备腐蚀、环境污染危害小,可实现大规模工业化生产。综述了近几年固体碱催化剂的类型和制备方法,并对其催化合成乙烯基醚进行展望。

固体碱催化剂Na_(2)SiO_(3)/MgO催化大豆油合成生物柴油的研究

以MgO为载体,采用等体积浸渍法制备固体碱催化剂Na_(2)SiO_(3)/MgO。通过X射线衍射(XRD)和傅里叶变换红外光谱(FT-IR)分别对催化剂和产物进行表征。通过单因素试验和正交试验优化了大豆油制备生物柴油的工艺条件。结果表明:当Na_(2)SiO_(3)/MgO中的Na_(2)SiO_(3)负载量为20%(以MgO质量计)、醇油摩尔比为10∶1、催化剂用量4%(以大豆油质量计)、反应温度55℃、反应时间3h时,生物柴油的产率可以达到98.77%。XRD表征结果表明,当Na_(2)SiO_(3)的负载量为20%时,Na_(2)SiO_(3)以单层分散的形式附着在载体MgO表面,且没有形成新的晶体。FT-IR表征结果表明,所合成产物分子的官能团结构与目的产物相符。

焙烧温度对MgO/ZrO_(2)固体碱低温催化氧化NO性能的影响

采用共沉淀法制备了微孔MgO/ZrO_(2)固体碱催化剂,考察了焙烧温度对催化剂催化氧化NO效率的影响,利用N2吸附/脱附、XRD、SEM及FT-IR对催化剂结构进行表征。结果表明,催化氧化NO的反应温度为150℃时,400℃焙烧的催化剂催化氧化NO的转化率达到了94.25%。焙烧温度为400℃时,催化剂的比表面积为214.52 m^(2)/g、平均孔径为1.88 nm、孔体积为0.2156 cm^(3)/g,并且其表面颗粒分散性好,使催化剂能与NO充分接触,利于催化氧化NO。

固体碱催化剂及其应用

固体碱催化剂的使用可以避免使用液体碱作催化剂的很多缺点,是一种很有发展前途的催化剂材料。对各种类型的固体碱催化剂进行了综述,并对其前景进行了展望。

固体碱催化剂的研究进展

综述了固体碱的种类,选择一些以固体碱作为催化剂的反应来说明固体碱催化剂的应用,着重介绍了固体碱催化剂在有机反应中的应用,并做简短的论述,进而对固体碱催化剂的研究作了展望。

固体碱KF/CeO_(2)催化大豆油制备生物柴油的研究

以硝酸铈铵为铈源,采用水热法制备CeO_(2)载体,浸渍法制备KF/CeO_(2)固体碱催化剂,并采用X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)和比表面积(BET)对催化剂进行表征。结果表明:KF/CeO_(2)固体碱对大豆油制备生物柴油有催化作用;催化剂的最佳制备条件为KF负载量40%、焙烧温度500℃、焙烧时间3 h;制备生物柴油的最佳反应条件为催化剂用量为大豆油质量的3.0%、醇油摩尔比9∶1,在该条件下生物柴油的最高产率为86.7%。

海洋贝壳基固体碱催化合成甲基丙烯酸叔丁酯

通过煅烧法制备了8种海洋贝壳基固体碱,并用于催化合成甲基丙烯酸叔丁酯(t-BMA)。经活性比较,优选出催化合成t-BMA的最佳固体碱为牡蛎贝壳基固体碱Ⅱ(OSBⅡ),其对应的t-BMA收率高达49.77%。考察了二次煅烧温度对OSBⅡ催化剂表面碱性的影响,得到优化的二次煅烧温度为700℃,对应表面碱密度为0.281 mmol/g。采用扫描电镜、N_(2)吸附-脱附、红外光谱等方法初步探究OSBⅡ的可能构效关系,结果表明OSBⅡ催化剂因含有大量的表面碱性活性位点而呈现出较强的催化活性。

Li掺杂CeO_(2)固体碱催化甘油酯交换合成碳酸甘油酯

针对由甘油制备碳酸甘油酯的酯交换法中催化剂制备方法复杂、活性组分易流失等问题,采用一锅法制备了Li掺杂CeO_(2)固体碱催化剂。对催化剂进行了X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)、BET、X射线光电子能谱(XPS)、CO_(2)程序升温脱附(CO_(2)-TPD)等表征。以甘油转化率和碳酸甘油酯产率为指标,对催化剂进行了筛选,并采用单因素实验对甘油酯交换合成碳酸甘油酯的工艺条件进行了优化,同时考察了催化剂的重复使用性能。结果表明:Li与CeO_(2)之间能够产生协同作用,Li的掺杂能够明显增加CeO_(2)的中强碱活性位点;Li、Ce与柠檬酸物质的量比为0.3∶1∶1时,催化剂催化活性最好;甘油酯交换合成碳酸甘油酯的最优反应条件为反应温度100℃、反应时间2.0 h、催化剂用量为甘油质量的1%、甘油与碳酸二甲酯物质的量比1∶2,在此条件下甘油转化率为90.16%,碳酸甘油酯收率为90.04%;催化剂在重复使用5次后活性无明显下降。采用一锅法制备的Li掺杂CeO_(2)固体碱催化剂具有良好的催化性能,可用于催化甘油酯交换合成碳酸甘油酯。

松木模板法制备CaAl_(2x)O_(3x+1)固体碱催化剂

目的采用松木模板法制备固体碱催化剂旨在改变催化剂结构、提高催化剂性能。方法以一水乙酸钙、二水碱式乙酸铝为原料、松木屑为模板,经浸渍、干燥、焙烧制备CaAl_(2x)O_(3x+1)固体碱催化剂。采用单因素试验考查钙铝物质的量比、焙烧温度及焙烧时间对催化剂活性的影响。对催化剂及前驱体进行TG、XRD及SEM表征。结果制备CaAl_(2x)O_(3x+1)固体碱催化剂的最佳条件:钙铝物质的量比4∶1、焙烧温度900℃、焙烧时间7 h。催化剂前驱体温度超过900℃后分解基本结束。CaAl_(2x)O_(3x+1)固体碱催化剂晶相结构类似松木屑模板,是由大量无定型物质(Al 2O 3、CaO或其复合物)和少量晶体(CaO)构成的表面光滑的亚微米级颗粒组成。结论通过松木模板法可制得类似松木结构且活性较高的固体碱催化剂。

固体碱工艺催化合成环氧双酚芴的研究

开发了以固体碱为助剂催化合成环氧双酚芴工艺:采用固体碱合成工艺,以环氧氯丙烷和自产双酚芴为原料,可合成出环氧值指标较优的环氧双酚芴产品。考察了反应物料配比、反应温度、碱助剂氢氧化钠用量及重结晶溶剂种类对反应的影响,在n(双酚芴)/n(环氧氯丙烷)=1:9、反应温度65℃、n(双酚芴)/n(氢氧化钠)=1:2.5、重结晶溶剂为乙腈条件下,产品纯度98.28%,收率95.75%,环氧值0.418 eq/100 g,达到最优。

铯基固体碱催化剂用于醋酸甲酯与甲醛缩合制丙烯酸甲酯

醋酸甲酯和甲醛缩合制备丙烯酸甲酯的新工艺路线引起了学术界和工业界的广泛关注。采用等体积浸渍法制备氧化硅负载铯固体碱催化剂并用于醋酸甲酯与甲醛缩合制丙烯酸甲酯反应。通过TG-MS、SEM、Raman、XRD、CO_(2)-TPD和反应性能评价等手段,重点考察不同铯基前驱体对催化剂结构和反应性能的影响。结果表明,碳酸铯和醋酸铯为前驱体制备得到的固体碱催化剂性能相近且性能最优,而硝酸铯前驱体制备的催化剂性能较低,可能是由于在406℃时硝酸铯出现熔融再结晶,导致活性相分散性变差。碳酸铯和醋酸铯前驱体制备的催化剂在高温焙烧条件下活性中心均以Cs 2CO_(3)相存在。进一步考察碳酸铯的负载量对性能的影响,以5%负载量时催化剂性能最优,醋酸甲酯转化率约20%,丙烯酸甲酯选择性约87%,催化剂稳定运行120 h,稳定性良好。

钙基固体碱催化剂用于花生油酯交换制备生物柴油

将钙基固体碱催化剂CaO和CaO／MgO用于催化花生油与甲醇酯交换制备生物柴油，考察了催化剂的制备条件，优化了CaO和CaO／MgO催化花生油酯交换反应工艺。研究表明，利用廉价碳酸钙作为原料，在800～900℃下N2气氛中煅烧制备的CaO具有比较好的催化活性；而CaOJMgO催化剂比较适宜的制备条件是用22．6％的Ca（Ac）2溶液浸渍MgO载体1次，在600℃下煅烧。CaO／MgO在空气中存放易失去活性，需在800—900℃下N：气氛活化。CaO和CaO／MgO催化剂均可使花生油与甲醇的酯交换反应在醇油摩尔比12：1、催化剂用量2％、反应温度65℃、反应时间2h的条件下获得80％以上的酯交换转化率。与CaO相比，CaO／MgO催化剂具有较高的抗水性和抗酸性，以及较好的重复使用性。

用于液化气脱硫醇过程的MgO/Al_2O_3固体碱催化剂的研究

讨论了Mg与Al摩尔比、磺化酞菁钴(CoPcS)负载量对MgO/Al2O3-CoPcS脱硫醇催化剂催化活性的影响;探讨了催化剂在液化气(LPG)脱硫醇过程中的失活机理;并将MgO/Al2O3-CoPcS催化剂应用于工厂LPG侧线脱硫醇试验。结果表明具有较高的Mg与Al摩尔比的MgO/Al2O3-CoPcS催化剂具有较高的表面碱量,在硫醇催化氧化反应中表现出相对高的催化活性;活性组分CoPcS负载量的增加有助于硫醇氧化反应速度的提高,但当负载量过大时,催化剂活性下降;在LPG脱硫醇过程中,催化剂失活的主要原因是毒物(如酸性杂质硫化氢、重组分物质等)使得催化剂表面的碱中心中毒,此外重组分物质堵塞催化剂孔口,使得内表面利用率下降也是导致催化剂失活的原因;在工厂LPG侧线脱硫醇试验中,MgO/Al2O3-CoPcS催化剂显示出高的初活性和较好的稳定性,催化剂累计运行时间可达2000h以上。

蔗糖脂肪酸单酯的超微孔固体碱催化选择合成与性能研究

本文开发了1,5,7-三叠氮双环[4.4.0]葵-5-烯(TBD)修饰超微孔氧化硅固体碱(TBD/SMS)催化酯交换选择合成蔗糖C8-C16脂肪酸单酯的策略,在糖/酯摩尔比1∶1、135℃、15 kPa下反应9 h,甲酯转化率为99.6%、蔗糖棕榈酸单酯选择性为88.9%,单酯选择性较TBD均相催化过程提高43.5%。采用SEM、TEM、XRD、N2吸附-脱附分析、FT-IR、Hammett滴定法等表征TBD/SMS催化剂,结果显示:其具有p6mm二维六方超微孔结构,孔径为1.5 nm,碱量为0.96 mmol/g。评价了蔗糖C8-C16脂肪酸单酯的表面活性和抗菌性能,结果显示:合成的蔗糖单酯的HLB值为18.5~25.1,对革兰氏阳性菌金黄色葡萄球菌抑菌率达到99.7%以上,作为抗菌功能性生物基表面活性剂有望应用于生物农药、功效化妆品等领域。

AOP-KF固体碱对室内人居环境的消毒净化效果研究

提高室内空气质量指标对于打造一个健康舒适的人居环境越来越重要,人们也从一开始关注PM_(2.5),到担心室内甲醛等气态污染物,再到因为2020年以来的新冠疫情对大家的影响,现在越来越注重微生物指标。本研究基于多个不同人居环境下菌落数、甲醛、PM_(2.5)净化前后的检测数据,评估AOP-KF固体碱消毒净化材料对室内人居环境的消毒净化效果。结果表明:(1)空气中菌落数与甲醛、PM_(2.5)浓度都无明显相关性;(2)居住、办公的室内环境菌落数浓度一般在300~3000cfu/m^(3)之间,用于居住、休息的小空间菌落数明显会高于办公、会议等大空间;(3)使用AOP-KF固体碱净化材料及设备可以使菌落数降低70%以上,达到500cfu/m^(3)以内,甲醛≤0.05mg/m^(3),PM_(2.5)≤30ug/m^(3),提升人居环境的空气质量。

固体碱法制备生物柴油及其性能

用共沉淀法制备了水滑石, 焙烧后得到Mg Al复合氧化物, 以此为催化剂进行菜籽油的酯交换反应, 正交实验表明该酯交换反应的小试最佳工艺条件为: 反应温度65 ℃、醇油摩尔比6∶1、反应时间为3 h, 催化剂加入量为菜籽油质量的2%, 脂肪酸甲酯(生物柴油) 含量为95. 7%. 得到的生物柴油低温流动性能好, 闪点高达170 ℃, 氧化安定性好, 主要性能指标符合0#柴油标准, 可以和0#柴油以任何比例调和.