论文部分内容阅读
ε-己内酯是一种重要的有机合成中间体,主要用于合成聚己内酯或与其它酯类共聚或共混改性,其中聚己内酯具有独特的生物相容性和降解性,以及良好的渗透性,在材料领域具有广泛的应用。
ε-己内酯合成方法有很多,其中环己酮氧化法最受关注。环己酮氧化法又可分为过氧酸氧化法、H2O2氧化法、O2/空气氧化法和生物氧化法。根据氧化过程的不同,H2O2氧化法又可分为直接氧化法和间接氧化法。直接氧化法目前还无法解决反应体系中脱水问题,而间接氧化法由于所采用的溶剂和脱水剂能够循环使用,不仅有利于环境保护而且降低了成本,所以成为国内外目前研究的热点。
本文主要研究内容有:催化剂的制备与表征、ε-己内酯合成和催化氧化机理的探讨。通过研究得到了如下结论:
(1)以γ—Al2O3为载体,硫酸、磷酸、硼酸和P—W酸为活性组分,在相同制备条件下时发现,以硼酸为活性组分所制备的催化剂活性最高;
(2)以γ—Al2O3为载体、硼酸为活性组分,混烧法比浸渍法制备的B2O3/γ—Al2O3催化剂活性高。混烧法制备催化剂的最佳条件是:硼酸与γ—Al2O3质量比为3:1、焙烧温度为300℃、焙烧时间为3 h,ε-己内酯收率可达到81.17%;
(3)以γ—Al2O3为载体、钨酸为活性组分,混烧法制备的WO3/γ—Al2O3催化剂不仅比B2O3/γ—Al2O3催化剂活性高且更稳定。制备WO3/γ—Al2O3催化剂的最佳条件是:钨酸与γ—Al2O3的质量比为2:1、焙烧温度为300℃、焙烧时间为3h,ε-己内酯收率和选择性分别可达到86.41%和95%:
(4)催化反应精馏两步法可以成功实现ε-己内酯合成,且ε-己内酯收率可达到71.2%,而催化反应精馏一步法合成ε-己内酯的收率很低;
(5)通过实验和文献资料分析得出,浓硫酸、硼酸和钨酸作为催化剂的活性组分,在催化过程中,均形成氧化性更强的过氧酸中间物,然后再由该中间物氧化环己酮,从而提高了氧化反应的速率;γ—Al2O3的多孔性和酸性将有助于提高催化剂的活性和产物选择性。