甲醛乙炔化反应中CuO-Bi_2O_3/SiO_2-MgO催化剂活化过程研究

甲醛与乙炔发生炔化反应合成1,4-丁炔二醇,选用铜铋作为催化剂。模拟最具代表性的工业炔化催化剂以研究甲醛乙炔化反应的活化过程,制备高性能CuO-Bi2O3/SiO2-MgO催化剂,结合XRD、H2-TPR、TG-DTA和N2-TPD-MS等表征,研究炔化催化剂活化过程中铜物种的转变,获得最优催化剂活化方法。结果表明,CuO在甲醛溶液中无乙炔存在下可定向转化为Cu2O,但经乙炔活化后活性较低,归因于还原过程中Cu物种的流失及晶粒长大。而在甲醛与乙炔协同作用下,CuO可快速转变为Cu的炔化物种,表现出较高的炔化活性。表明炔化催化剂的活化过程必须在甲醛与乙炔同时存在的条件下进行。

Cu2O催化甲醛乙炔化反应助剂效应

在液相还原法制备的纯Cu2O样品中,采用浸渍法分别引入Mg、Al、Fe助剂制备Cu2O-MgO、Cu2O-Al2O3、Cu2O-Fe2O3催化剂。采用XRD、FT-IR、TEM和H2-TPR等对催化剂进行表征,研究不同助剂的加入对甲醛乙炔化反应的影响。结果表明,不同助剂对催化剂的结晶度和可还原性能有较大影响,进而使甲醛乙炔化表现出不同的催化活性。相比MgO与Al2O3,Fe2O3的引入,使Cu2O结晶度明显下降,主要是由于Fe2O3与Cu2O之间产生强的相互作用,有利于乙炔亚铜活性物种的形成,从而表现出最优的催化性能。

甲醛乙炔化反应铜基催化剂研究进展

1,4-丁二醇(BDO)因可作为重要的精细化工原料、高分子聚合物原料和可降解塑料原料而备受关注。甲醛乙炔化反应由铜基催化剂催化进行,首先原位生成乙炔亚铜,然后与甲醛发生亲核加成反应生成1,4-丁炔二醇,1,4-丁炔二醇可被催化氢化还原为BDO。铜基催化剂能够催化甲醛乙炔化反应合成1,4-丁炔二醇,且其结构影响该反应的活性与稳定性。综述了甲醛乙炔化反应铜基催化剂的研究现状,结合甲醛乙炔化反应机理,重点探讨了铜基催化剂的制备方法和载体与助剂对催化剂结构和甲醛乙炔化性能的影响,发现中间体乙炔亚铜的高度分散及稳定存在是铜基催化剂具有较好活性和稳定性的关键,铜基催化剂所采用的制备方法和载体与助剂的种类决定了铜物种的分散性、价态变化及电子协同作用。结合绿色环保理念,合理设计铜基催化剂,并对甲醛乙炔化反应后催化剂进行活性恢复,将是未来铜基催化剂甲醛乙炔化合成1,4-丁炔二醇的发展趋势。