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甘油氢氯化法制备环氧氯丙烷是一种操作条件缓和、“三废”少的绿色环保工艺,并且可以高值化利用生物柴油副产甘油,保障生物柴油产业可持续发展。其中甘油氢氯化合成二氯丙醇是甘油路线工艺的关键步骤,目前,甘油氢氯化反应主要采用乙酸、己二酸等羧酸类均相催化剂,存在着用量大、副产物多、回收率低等缺点。对此,本文重点研究羧酸功能化的非均相催化剂,主要是基于有序介孔硅为载体,通过嫁接法或负载法制备了羧酸功能化的有序介孔硅材料,并将其应用于甘油氢氯制备二氯丙醇的反应中。通过各类材料表征手段与甘油氢氯化反应实验结果相结合,探讨了催化剂的结构性质与催化活性的关系。 论文首先对甘油氢氯化反应工艺进行了研究,结果表明在甘油氢氯化制备二氯丙醇的过程是一个可逆连串反应,羧酸功能化的非均相催化剂催化活性主要体现在一氯丙二醇向二氯丙醇转化阶段。基于该结果,采用甘油自催化液作为反应原料,对所制备的催化剂进行考察。采用嫁接法制备了羧酸功能化的SBA-15(COOH-SBA-15),通过小角度XRD、氮气吸附技术、红外光谱、热重分析、扫描电镜、元素分析等对催化剂进行表征,结果表明羧基官能团能够有效地嫁接到催化剂COOH-SBA-15上,并且改性后的材料依然保持较大的比表面积(550~680m2/g)、孔体积(0.9~1.5cm3/g)、孔径(3.7~6.2nm),同时嫁接的羧酸官能团数量可以通过调节改性剂用量来可控调变(硅含量的10~30%,即羧酸含量为0.8~2.0mmol/g)。甘油氢氯化反应结果表明,当羧酸基的嫁接量为20%时,二氯丙醇的收率高于无催化时11个百分点。催化剂在使用5次后活性略有降低,通过一定浓度的硫酸处理后活性可以得到恢复,具有良好的稳定性和可再生性。 论文还将蔗糖负载在SBA-15上,采用不同的氧化剂氧化碳得到一系列羧酸功能化的介孔碳硅材料(COOH-CSi),并考察了其在氢氯化反应制备二氯丙醇的催化活性。通过各类表征手段表明,当蔗糖的负载量适中(硅含量的40%),采用过硫酸铵作为氧化剂时得到的催化剂比表面积较大(420m2/g),羧酸含量较多(2.61mmol/g),催化的二氯丙醇收率高于不加催化剂时15个百分点。该催化剂同样具有良好的稳定性,在重复使用五次后活性未见明显的下降。上述研究成果为甘油氢氯化法制备二氯丙醇的非均相催化剂研究开发奠定了良好的基础。