乙炔氢氯化合成氯乙烯复合催化剂中离子液体的协同作用研究

来源 :浙江工业大学 | 被引量 : 1次 | 上传用户:guanxing1
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
乙炔氢氯化合成氯乙烯工业在我国国民经济中占据重要地位。目前工业上使用的HgCl2催化剂会造成严重的环境污染,因而亟需开发无汞催化剂。但是无汞催化剂存在着催化性能稳定性差和成本昂贵等不足,因此研究和开发高性能的催化剂是学术界和产业界共同的重要课题。本论文在充分总结国内外乙炔氢氯化研究工作的基础上,从反应的催化过程入手,研究可以提高催化效率的途径。主要研究如何利用离子液体的优良特性,以及通过采用助剂金属等手段,来制备高性能的无汞催化剂。首先,利用离子液体的高溶解度和低挥发性等优良特性,我们研究以离子液体为反应媒介,以非贵金属氯盐为催化剂的催化性能,并筛选出性能最好的[Prmim]Cl离子液体和CuCl2组合。通过气液相乙炔氢氯化反应的性能评价,该组合获得了远高于同等反应条件下,以[Prmim]Cl离子液体单独作为催化剂以及活性炭(AC)负载的CuCl2催化剂的催化活性,体现了离子液体与CuCl2的协同作用。我们利用量子计算化学,从理论上研究了CuCl2/[Prmim]Cl催化剂的主要反应路径,揭示了其反应机理。研究表明,具有高溶解度的极性[Prmim]Cl有利于溶解吸收反应物HCl和C2H2,并把CuCl2吸附于咪唑环上的N原子附近,然后HCl和C2H2通过CuCl2对中间过渡态的参与,实现乙炔氢氯化反应。该研究从实验和理论两方面相互印证,揭示了离子液体对催化剂性能改善的机理。随后,我们把IL应用于Au/AC催化剂中,制备负载离子液体相的Au(III)催化系统,Au-IL/AC。我们着重研究了改变活性组分Au的负载量对Au-IL/AC催化剂性能的影响,并同没有离子液体的Au/AC催化剂的性能进行对比。研究表明,在IL的协同作用下,最优的Au负载量约为0.1 wt%,比常规的Au/AC催化剂低很多。经过40 h反应,Au-IL/AC催化剂所有样品的活性和稳定性比同等反应条件下的Au/AC催化剂高很多,催化活性只有1-2%的下降。XRD和TEM/EDX分析表明,催化剂的活性组分在IL的作用下实现了高度分散和稳定,团簇现象和还原现象不明显。XPS分析显示,反应前只有少量的Au3+被还原,而且在40 h反应后Au3+仍保持很高的占比(53.8-79.8%),显示了IL的协同作用下Au3+的高度稳定性。在上述研究的基础上,我们制备了以活性炭AC为载体、并经过CuCl2助剂修饰的负载离子液体相Au-Cu-IL/AC催化剂。该催化剂以极低的Au负载量(0.1 wt%),在同等反应条件下,催化活性比其它的未经CuCl2修饰的金基催化剂显著增加,且初始反应活性与正常最优负载(Au 1.0 wt%)的Au/AC催化剂相当,并呈现了远高于其他催化剂的长期稳定性。在乙炔氢氯化反应中,作为衡量催化剂性能的一个重要指标,该催化剂的TOF值远高于文献中其它已知催化剂的值。我们提出了一个CuCl2参与的Au活性组分的循环氧化还原模型,其中Cu2+可以把已被还原了的Au0重新氧化为Au3+,从而维持Au3+组分的高度稳定性。我们通过没有AC载体的Au-Cu-IL气液相反应进一步证实了该模型。该模型体现了CuCl2对于稳定Au3+活性组分的关键作用。我们认为,在IL和CuCl2的双重协同作用下,该Au-Cu-IL/AC催化剂,有潜力成为制备高效、经济、稳定的工业级无汞催化剂的解决方案,用以实现大规模的乙炔氢氯化合成氯乙烯反应。
其他文献
结合西部管道工程开展“数字化管道”建设的实践经验,阐述了数字化管道建设依据和理论基础,分析了数字化管道建设过程中建立标准、系统开发、数据采集、数据应用等方面的管理和
目的调查临汾市高血压病患者健康知识认知及饮食行为现状。方法采用问卷方式,对152例高血压病患者的健康知识认知现状进行调查,采用称重法对饮食行为进行调查。结果临汾市高
发展清洁能源是现代社会亟待解决的问题,利用半导体的光电效应可以将太阳能转化为清洁的电能或化学能,因此开发高光电转化效率的半导体材料受到了研究人员的广泛关注。本论文
作为一所全寄宿制学校,学生的学习生活都在校园内,学生的思想、行为、身体、疾病等都属于班主任教育管理的范畴。如何敏锐的捕捉、把握孩子的身心状况,这就需要班主任拥有一
基于中国第五次和第六次人口普查数据,从地级及以上城市和县级市(区、县)两级行政单元对成渝地区城市收缩现象进行识别,并量化分析成渝地区城市收缩的驱动因素,研究发现,成渝
语言习得关键期假说一经提出,就引起了国内外学者的广泛关注。特别是很多国外学者作了大量的实验,对不同年龄、不同国家、不同语言背景的第二语言学习者进行调查研究,得出了
预应力混凝土连续梁桥的应用非常广泛,以其优良的结构性能成为主要桥型之一但其悬臂浇注的施工过程比较复杂,要经历体系转换的过程,还要受承受温度、湿度、徐变及收缩等因素
本文采用购买力平价的思想,探讨编制地区间价格指数的方法,进行我国内部地区间的价格水平比较,并且利用地区间价格指数将名义收入转换为实际收入,重新测算基尼系数。地区间价
探讨医学检验技术专业实施现代学徒制教学设计及实施效果。方法:选择医学检验技术中医学临床检验仪器课程实施现代学徒制教学,对我校2014级检验技术专业两个平行班,1班实施学
了解钢骨-钢管混凝土柱在低周往复荷载作用下的力学性能,为钢骨钢管混凝土柱的推广应用提供依据。本文对5根构件开展拟静力试验并对试验结果进行了分析,得到不同轴压比和不同含