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固体碱催化剂作为新一代环境友好的催化材料,已被广泛应用于双键异构化反应、氧化反应、还原反应、酯交换反应、Aldol缩合、Michael加成、Knoevenagel缩合、甲苯的甲醇侧链烷基化等C-C键的形成等反应中,显示出高活性、高选择性、反应条件温和、产物易于分离、可循环使用等优点。为了研制新的固体碱催化剂及开拓新的应用领域,本论文着重探讨了类水滑石和碱金属改性的铈锆复合氧化物两类固体碱催化剂的研制及其在催化受阻胺化合物氧化制备受阻胺类氮氧自由基和催化酯交换制备生物柴油中的应用。1.受阻胺类光稳定剂(HALS)是20世纪70年代末研制开发出的新型高效光稳定剂,表现出优异的光稳定性和应用性能,且与紫外线吸收剂和抗氧剂有良好的协同效应,因此受到广泛的关注,是近二、三十年来国内外研究最活跃的领域之一。传统生产工艺采用钨酸钠作为均相催化剂,存在如下缺点:催化剂不能循环使用,反应时间长,产品收率低,并需要大量的有毒溶剂如THF,N,N-二甲基甲酰胺等。针对传统生产工艺存在的缺点,本论文首次研制MgAl水滑石和ZnMgAl类水滑石固体碱作为氧化催化剂,成功地替代了钨酸钠均相催化剂,并避免了有毒溶剂的使用。研究结果表明:(1)采用共沉淀法制备了不同镁铝比及不同氧化锌含量的MgAl水滑石和ZnMgAl类水滑石为催化剂。当n(Mg/Al)=3时,合成的MgAl水滑石具有最好的结晶度和催化活性;当MgAl水滑石中引入Zn后,Zn进入了水滑石的层板之中,当ZnO含量为6%时,ZnMgAl类水滑石的结构最为规整,其比表面大于MgAl水滑石,碱性低于MgAl水滑石,具有最好的催化活性,催化氧化4-羟基-2,2,6,6--四甲基哌啶制备4-羟基-2,2,6,6-四甲基哌啶氮氧自由基时,原料的转化率和产物的选择性均高于MgAl水滑石。(2)以MgAl水滑石和ZnMgAl类水滑石为催化剂,在以H2O2(30%)为环境友好的氧化剂的体系中,可以较好地催化氧化4-羟基-2,2,6,6--四甲基哌啶制备4-羟基-2,2,6,6-四甲基哌啶氮氧自由基。通过熔点测定、元素分析、FT-IR、GC-MS等分析手段验证了产物的结构。考察了时间、温度、催化剂用量、原料配比等因素对反应结果的影响,得到了适宜的反应条件。其中以Mg-A1水滑石为催化剂,适宜的反应条件为:4-羟基-2,2,6,6-四甲基哌啶:3.9g,双氧水:3.4g,n(Mg/Al)=3的水滑石:0.10g,去离子水:10mL,反应时间:2.5h,反应温度:70℃,原料的转化率为97.5%,产物的选择性为99.5%。催化剂在重复使用6次后催化活性基本稳定;相比于Mg-Al水滑石,ZnMgAl类水滑石的催化体系具备反应时间短,反应温度低、氧化剂用量少等优点,催化性能更好。(3)Mg-Al水滑石、Zn-MgAl类水滑石这两种催化剂对2,2,6,6-四甲基哌啶;2,2,3,4,5,5-六甲基吡咯这两种底物也有着很好的催化性能,在最优化的条件下,收率都达到了95%以上。2.催化酯交换制备生物柴油以天然油脂与低碳醇酯交换制备的生物柴油是环境友好的替代燃油。早期人们采用均相有碱和无机强碱作为酯交换反应催化剂,但产生比较严重的皂化现象,导致产品分离困难,同时催化剂后处理复杂,带来环境污染问题。因此开发高效的非均相固体碱催化剂成为催化酯交换制备生物柴油的研究热点。为此,本论文研制了两种非均相固体碱——LiAl复合氧化物和K2CO3/CeZr复合氧化物,并应用于催化酯交换制备生物柴油中。(1)采用共沉淀法制备了催化剂前驱体锂铝类水滑石,X-射线衍射(XRD)结果表明,催化剂前驱体晶相均一,具有典型的层状类水滑石结构。500℃焙烧前驱体得到具有良好酯交换活性的LiAl复合氧化物催化剂。考察了时间、温度、醇/油摩尔比和催化剂加入量等因素对复合氧化物催化植物油酯交换反应的影响,得到了适宜的反应条件:反应温度65℃、醇油摩尔比6:1、反应时间为3h,催化剂加入量为植物油质量的2%,植物油的转化率、率为95.9%。催化剂的重复使用6次以后,植物油的转化率仍保持在85%以上。(2)以铈锆复合氧化物为载体,用浸渍法制备了K2CO3/Zr-Ce LDO样品,所得样品于850℃焙烧制得负载型固体碱。初步研究了该固体碱催化剂对酯交换化反应的活性,得到了适宜的反应条件:醇油摩尔比为10:1、催化剂用量为原料油的3%、时间为3.0h,反应温度为65℃,转化率为94.8%。