介孔MO/ZrO2-La2O3固体碱合成及催化酯交换反应性能

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本文以十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)做为模板剂,并用水热法合成介孔ZrO2,用介孔ZrO2作载体、MgO为活性组分、La2O3为助剂利用共沉淀法制备了负载型固体碱MgO/ZrO2和MgO/ZrO2-La2O3-x催化剂。并在此基础上分别浸渍KNO3和KOH,制备出负载型固体碱介孔K2O-x/ZrO2-MgO和K2O-x/ZrO2-MgO-La2O3催化剂。并以碳酸二甲酯(DMC)和异辛醇(EHOH)为原料催化酯交换反应合成碳酸二异辛酯(DEHC),来考察催化剂的活性。利用氮物理吸附脱附、X射线衍射、拉曼光谱、CO2程序升温脱附、BET比表面积、扫描电子显微镜和透射电子显微镜对催化剂的物理化学性能进行表征,并比较了钾含量、焙烧温度及镁和镧的加入对催化剂晶相结构和碱度的影响。介孔MgO/ZrO2和MgO/ZrO2-La2O3-x催化剂表征结果说明,样品具有典型的介孔结构,氧化锆的晶相以四方相为主,说明了MgO能够在四方相氧化锆的晶格中高度分散,形成了稳定性良好出现了MgO/ZrO2的特征的固溶体。当n(Zr):n(Mg)=1:0.45时MgO同时稳定了四方相ZrO2的表相和体相,且在此含量下晶型稳定。而La2O3能够促进覆盖在ZrO2表面的MgO分散使部分ZrO2的弱碱性位暴露出来。同时La2O3可以使催化剂颗粒细化,比表面积增大。当La2O3的含量为0.7%时,催化活性最大。对于介孔K2O-x/ZrO2-MgO和K2O-x/ZrO2-MgO-La2O3催化剂,当KNO3或KOH的负载量在0.2左右时,样品具有典型的介孔结构。随着钾含量的增加堵塞了催化剂的部分孔道,从而造成了催化剂的比表面积、孔径逐渐减小,孔道等也发生了变化。当KNO3或KOH含量较低时, KNO3是单层分散在ZrO2的表面。随着KNO3负载量不断增加,从表面单层分散到逐渐形成K2O的多层叠合结构,从而使ZrO2的弱碱性位和中强碱性位被覆盖。而随着KOH负载量的增加,CO2-TPD对应的中强度碱位和MgO的脱附峰存在此消彼长的趋势。La2O3的加入,对MgO有分散作用,而对于KNO3来说只是起到晶粒细化的作用。以碳酸二甲酯(DMC)和异辛醇(EHOH)为原料催化酯交换反应合成碳酸二异辛酯(DEHC),考察催化剂的活性,通过红外光谱及气相色谱的表征进行检测和分析合成产物为碳酸二异辛酯(DEHC)。
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