论文部分内容阅读
己二酸是合成纤维的重要原料,工业上目前采用的生产工艺会造成严重的环境污染,为此人们希望己二酸能够“绿色”合成。本文结合我省钨资源优势,制备出新型钨催化剂,并用于催化“绿色”合成己二酸和环己烯,主要开展了如下几方面的工作:1、通过水热法制备出新型Dawson结构H6P2W18O62·32H2O杂多酸,水热改性法制备出新型SO42-/TiO2-WO3固体超强酸等催化剂,并对催化剂进行了IR、XRD等表征,同时考察了其催化性能。2、探索和改进了己二酸的绿色合成新路线,在水溶液中以H2O2直接氧化相对廉价的环己酮一步合成己二酸(简写为ADA)。分别选用H2WO4、WO3、H3PW6Mo6·6~7H2O、H6P2W18O62·32H2O为催化剂,对催化剂用量、过氧化氢/环己酮摩尔配比、反应温度和时间等因素的影响作了较系统的研究。同时,对该绿色催化过程中催化剂的可能活性结构及反应机理进行了初步的考察和探索。研究结果表明,钨催化剂对该反应有较高的催化活性。在常压、无有机溶剂和相转移催化剂情况下,以30%H2O2为氧源,优化条件分别为:(1) n(环己酮):n(H2O2):n(H2WO4):n(H3PO4)=100:500:2.5:2.5,90℃反应5h,ADA收率可达86.7%。而不用磷酸配体时,收率只有69.4%;催化剂可能的活性结构是H2[W2O3(O2)4(H2O)2]、{PO4[WO(O)2]4}3-。(2) n(环己酮):n(H2O2):n(WO3)=100:500:2,反应温度为120℃,反应6h,ADA收率可达80.3%,纯度为99.8%;催化剂重复使用5次后收率仍可达70.2%。WO3与H2O2可以通过配位作用生成具有催化活性的过氧化钨酸{H2[W2O3(O2)4(H2O)2]}。(3) n(环己酮):n(H2O2):n(H3PW6Mo6·6~7H2O)=100:400:0.15,在90℃反应5h,ADA收率达75.8%。过氧配离子{PO4[WO(O2)2]4}3-,{PO4[MoO(O2)2]4}3-,{PO4[Mo4-XWXO20]4}3-可能是催化的活性中间体。(4) n(环己酮):n(H2O2):n(草酸):n(H6P2W18O62·32H2O)=100:450:1.00:0.125,反应温度为100℃,反应时间为5h时,ADA收率可达74.5%。结合文献资料及对照实验,对反应机理作出初步探索与验证,推测了过氧化氢催化氧化环己酮合成己二酸可能的反应机理。反应按如下方式进行:3、以自制H6P2W18O62·32H2O和SO42-/TiO2-WO3作催化剂催化环己醇脱水制备环己烯,研究了各因素对反应的影响。结果表明:(1)当w(H6P2W(18(O62·32H2O)=4.2%,在170~180℃反应35min,环己烯收率可达93.0%。催化剂重复使用5次,收率仍可达75.0%。(2)在优化条件下,即油浴温度为170~180℃,w(SO42-/TiO2-WO3)=5.3%,反应时间为45min,环己烯收率可达95.6%。催化剂重复使用5次,收率仍可达88.9%。使用5次后的催化剂再经简单再生,环己烯收率仍可达95.3%。水热改性制备催化剂比普通方法制备的催化剂烯收率提高5.65%。