纳米Fe3O4负载铑催化剂催化1-辛烯氢甲酰化反应的研究

来源 :中国石油大学(北京) | 被引量 : 0次 | 上传用户:lylh0628
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高碳醇又作为工业中洗涤剂和增塑剂的原料,具有广阔的市场。目前,工业上高碳醇主要是通过高碳烯烃的均相氢甲酰化反应继而加氢得到的。与非均相反应相比,均相反应具有转化率高,选择性好,反应条件温和等优点,但是其催化剂与产物的分离问题始终是困扰工业应用的一大难题。基于课题组在氢甲酰化领域的积累,本论文选择使用磁性纳米Fe3O4粒子作为载体材料,制备磁性的铑基催化剂,利于反应后催化剂的分离。在此基础上,研究了该磁性催化剂用于1-辛烯氢甲酰化反应的活性及影响因素。首先,本文对比研究了两种不同方法制备出的纳米Fe3O4。之后研究了不同熟化温度和熟化时间条件下热分解法制备纳米Fe3O4粒径成长的影响,发现熟化温度的提升有助于提升纳米Fe3O4粒径,延长熟化时间有助于Fe3O4晶体生长完全。在磁性纳米Fe3O4粒子表面通过水热分解葡萄糖包覆碳层制备出载体Fe3O4@C,再负载铑制备出磁性催化剂Fe3O4@C@Rh;还利用壳聚糖制备了不同包覆层的载体Fe3O4@壳聚糖,来提高铑的稳定性,以此制备出磁性催化剂Fe3O4@壳聚糖@Rh。通过SEM和TEM表征发现Fe3O4@C@Rh催化剂在表面包覆碳层和负载金属铑后,纳米Fe3O4纳米颗粒的形状没有被破坏,仍然保持着很好的球形。XRD表征证明铑在载体上的分散性良好,没有形成明显的结晶。在评价该催化剂的过程中发现,当反应时间达到3h后,再增加反应时间对反应的转化率和醛收率影响不大。随着反应温度的增加,反应的转化率和醛收率先上升后下降,说明最初随着反应温度的提高,催化剂活性表现的更好,但当达到一定温度后,继续升温增加了副反应的发生,醛的收率降低。氢甲酰化是一个压力降低的反应过程,所以随着反应压力的增加,醛的收率明显提高。之后又对Fe3O4@C@Rh催化剂进行了循环实验,发现虽然碳层能够在一定情况下减少铑的损失,但是铑的流失仍不可忽略。通过TEM表征发现在磁性纳米Fe3O4的表面成功包覆了壳聚糖;XRD和XPS表征,证明了壳聚糖和铑的存在。在评价该催化剂的过程中发现,当反应时间达到2h的时候,1-辛烯的转化率为68.5%,总醛收率为51.6%;随反应温度的提高,反应的转化率和收率也出现了先增加后下降的趋势;随着反应压力的增加,反应的转化率和醛收率也得到了提升。之后对催化剂Fe3O4@壳聚糖@Rh也进行了循环实验,发现壳聚糖的存在有助于提高铑的稳定性。对比制备的两种催化剂Fe3O4@C@Rh和Fe3O4@壳聚糖@Rh,发现同等评价条件下催化剂Fe3O4@壳聚糖@Rh的1-辛烯转化率和醛收率相比催化剂Fe3O4@C@Rh都更高,并且在循环实验中催化剂Fe3O4@壳聚糖@Rh也展示出了更好的可循环性。
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