【摘 要】
：
苯乙烯是一种重要的基础有机化工原料。工业上大部分的苯乙烯是通过苯和乙烯的烷基化生成乙苯、再经乙苯脱氢的二步法制得。苯乙烯生产新工艺的开发一直是化工领域的研究热点之一。近年来,甲苯侧链烷基化一步制苯乙烯的新工艺引起了科研人员的重视,该路线具有工艺流程短、原料价格低廉等优势。研究表明,甲苯侧链烷基化反应的催化剂中应具备适宜的酸碱中心和适当的空间结构。层状复合氧化物（LDO）是一种具有可调酸碱中心和二维
论文部分内容阅读
苯乙烯是一种重要的基础有机化工原料。工业上大部分的苯乙烯是通过苯和乙烯的烷基化生成乙苯、再经乙苯脱氢的二步法制得。苯乙烯生产新工艺的开发一直是化工领域的研究热点之一。近年来,甲苯侧链烷基化一步制苯乙烯的新工艺引起了科研人员的重视,该路线具有工艺流程短、原料价格低廉等优势。研究表明,甲苯侧链烷基化反应的催化剂中应具备适宜的酸碱中心和适当的空间结构。层状复合氧化物（LDO）是一种具有可调酸碱中心和二维层板结构的双功能催化剂,非常适合于甲苯侧链烷基化一步制苯乙烯的反应。本文首先对甲苯侧链烷基化反应进行了热力学研究,根据反应的特点设计合成了具有可调酸碱中心和二维层板LDO催化活性组分的系列双功能催化剂,深入研究了催化剂结构特征、催化剂结构与反应性能的关系,以及甲苯侧链烷基化一步制苯乙烯的反应机理,取得了如下的研究结果:1、对于甲苯侧链甲醇烷基化制苯乙烯的热力学研究表明,主反应侧链烷基化生成苯乙烯的平衡常数在温度小于650 K时比较小,随温度升高而明显变大;甲醇过度分解副反应的平衡常数在温度大于750 K后随温度升高明显变大,温度过高会导致副反应加剧,因此甲苯侧链甲醇烷基化气固反应最佳反应温度为650～750 K。对于甲苯侧链甲醛烷基化制苯乙烯热力学研究表明,主反应侧链烷基化生成苯乙烯的平衡常数在较低温度时就很大,温度升高时会变小;副反应甲醛过度分解的平衡常数随温度升高而增加,降低温度能够抑制甲醛分解,因此,低温更有利于甲苯侧链甲醛烷基化液固反应。2、制备的不同分子筛为载体的Cs/Cu Al-LDO@分子筛催化剂中,以X分子筛为载体的Cs/Cu Al-LDO@X催化剂,分子筛的FAU结构具有更大的比表面积和适宜的孔道结构;制备的不同金属M（Cu、Zn、Co、Mg）Al层状复合氧化物（MAl-LDO）为活性组分的Cs/MAl-LDO@X催化剂中,生长Cu Al-LDO层板的Cs/Cu Al-LDO@X催化剂层板空间结构更加适宜,层板均匀分布于载体表面,具有更好的甲苯侧链烷基化制苯乙烯反应性能。3、为增加催化剂表面层板稳定性,以X分子筛表面Al作为Al源,硝酸铜为Cu源,在X分子筛表面原位生长二维层状氢氧化物（LDH）、浸渍Cs后焙烧,制备了一系列具有酸碱双功能Cs/Cu Al（s）-LDO@X催化剂;Cu Al（s）-LDO在分子筛表面形成层板空间结构,LDO壳层约为230 nm,酸碱中心作为催化活性中心;当Cs浸渍量25 wt%,LDO含量15 wt%的Cs/Cu Al（s）-LDO@X催化剂,表现出好的甲苯侧链甲醇烷基化制苯乙烯反应性能,在甲苯转化率为6.58%时,苯乙烯选择性为54.16%,侧链烷基化选择性（苯乙烯和乙苯的选择性）达91.64%;Cs/Cu Al（s）-LDO@X催化剂上反应机理研究表明,甲醇在LDO层板中Cuδ+–Oδ–碱中心脱氢生成甲醛作为真正的烷基化剂,催化剂LDO层板空间限域效应促进甲醛在Cuδ+酸中心上稳定吸附;此时甲苯苯环吸附在Al3+酸中心、侧链甲基与Cuδ+–Oδ–碱中心相互作用而活化;在酸碱中心连续作用下,活化的甲苯侧链甲基与甲醛过渡态反应生成苯乙烯。4、根据甲苯侧链甲醛烷基化一步制苯乙烯液固反应的特点,以超顺磁性纳米Fe3O4表面包覆Al2O3保护层的Al2O3@Fe3O4微球为载体,在其表面生长Cu Al-LDH、浸渍Cs后焙烧,制备了一系列磁性Cs/Cu Al-LDO@Al2O3@Fe3O4催化剂;磁性Al2O3@Fe3O4微球直径约为110nm,Cu Al-LDO层板纵向分散生长于微球表面,形成的LDO壳层厚度约为40 nm,获得了特定层板空间,酸碱中心均匀分布于LDO层板中;当Cs浸渍量20 wt%,LDO含量20 wt%的磁性Cs/Cu Al-LDO@Al2O3@Fe3O4催化剂在甲苯侧链甲醛烷基化一步制苯乙烯反应中表现出良好的性能,在甲苯转化率为7.97%时,苯乙烯选择性为90.17%,侧链烷基化选择性为98.36%;磁性催化剂在反应后经外磁场分离、回收,重复使用五次的性能基本保持不变。
其他文献
在腐蚀控制工程中,金属的防护涂层常常会因其中微缺陷的存在而造成整个防护体系耐蚀性的削弱,为结构件或装备的正常服役带来安全隐患。微弧氧化技术被誉为最有前景的镁合金表面处理技术之一,在汽车制造、生物医疗、航空航天等领域有着极大的应用潜力。然而,微缺陷诱发微弧氧化膜层提前失效的问题已经成为影响其进一步工程应用的重要因素。因此,开展镁合金微弧氧化膜中微缺陷问题的研究,不仅有利于为微弧氧化镁合金材料的质量优
CO2的大规模排放打破了地球气候和生态环境的平衡与稳定,导致全球变暖、极端天气等灾难性问题出现。传统CO2捕集工艺存在吸收速率慢、吸收容量低、再生能耗高、设备尺寸大且传质效率低等缺陷,因此CO2捕集技术的研究关键在于引入高效吸收设备和新型CO2吸收剂。折流反应器（RZB）作为一种新型超重力设备,在旋转填充床（RPB）的基础上增加了气液接触时间和持液量,进一步提高了液相传质效率,同时简化了设备结构且
化石燃料的大量使用使大气中的二氧化碳（CO2）浓度逐年上升,由此引发了严重的环境问题。将CO2作为C1资源转化为高附加值产品,可以有效缓解环境问题,同时实现碳资源的充分利用。电催化CO2还原（ECR）利用可再生能源产生的电能,以CO2和H2O为原料,可在常温常压下将CO2还原为有价值的碳基产品,具有能耗低、反应条件温和、清洁无污染等优点。因此,ECR是解决环境问题、实现“零碳”排放的一种有应用潜力
以青岛市西海岸新区松材线虫病防控监理为例，详细介绍了科技监理在松材线虫病防控防控中的重要作用，尤其是疫木除治全过程数字赋能，科技监理、领导重视是有效防控松材线虫病的关键。
温室效应和能源危机威胁着人类的生存与发展,基于可持续发展策略,当采用可再生电力系统时,电催化水分解制氢及CO2资源转化具有重要意义。高效电极材料是促进电催化技术发展的主要途径,除了活性组分外,电极的形貌结构同样是影响电催化反应活性的重要因素,特别是具有丰富活性点位的3D多孔结构在电催化反应中表现出了有效促进催化活性的作用。本文采用简易的直写3D打印技术,以球形金属粉为原料,聚乙烯醇溶液为分散剂和粘
燃油中的有机硫化物在燃烧时会产生大量的SOx气体,对生态环境造成了严重危害。目前,加氢脱硫是主流的工业脱硫方法,却难以高效脱除柴油中二苯并噻吩（DBTs）类硫化物。从氧化还原反应的特性分析,越难被加氢还原的硫化物越容易被氧化脱除,因此氧化脱硫（ODS）工艺被寄予厚望。此外,反应条件温和的ODS技术更符合绿色化工的发展趋势。为此,本文设计并制备了一系列过渡金属复合催化剂,并对其ODS性能进行了深入探
随着经济全球化的发展,船舶运输在国际贸易中起到了重要作用。船舶尾气中的氮氧化物（NOx）随之增多,加剧了对港口城市和海洋环境的污染。国际海事组织针对NOx的排放标准日益严格,亟需一种高效脱除NOx的手段。提升NOx氧化度以及氧化后NOx的吸收过程的强化是湿法脱硝两个关键步骤。为了实现氧化与吸收的耦合,本研究对传统旋转填充床进行优化,创制了新型一体式错流旋转填充床。宏观上,优化旋转填充床的转子结构,
有机发光二极管（OLED）是新一代照明与显示技术,因其自发光、广视角、高对比、快响应等突出优势,被认为是最具发展潜力的新型平板显示技术之一。印刷OLED技术是解决高成本、提高材料利用率和实现柔性大面积显示面板制备的有效途径,具有广阔的发展前景。但作为新兴技术,印刷OLED存在材料与工艺兼容性差、制备与生产成熟度低等问题。研究工作往往专注于分子设计和成分配方带来的本征高性能,而忽略后续工程生产和实际
温室效应的加剧使得碳捕集、利用与封存（Carbon Capture,Utilization and Storage,CCUS）的重要性日益凸显。作为CCUS过程必不可少的环节,废气流中CO2气体的分离逐渐成为研究热点。在能够实现CO2气体有效分离的方法中,膜分离技术凭借着自身低能耗且能够连续稳定操作的优势脱颖而出。作为金属有机框架（Metal-Organic Frameworks,MOFs）材料的
为实施国家“双碳”战略,实现从工业烟气中大规模捕集CO2,发展高效率、低成本、长寿命CO2捕集技术迫在眉睫。与吸收分离相比,吸附分离具有能耗低、无设备腐蚀和无二次污染等优势,而研发吸附性能高、循环稳定好、抗水性强的吸附材料已成为突破吸附分离技术瓶颈的关键要素。面对需求,本文从烟气中CO2及杂质分子与材料相互作用关系出发,通过原位复合、超临界CO2发泡和原位自组装等方式,开展复合材料结构设计与可控合