钛硅分子筛催化环己烯环氧化.pdf

学校代码 10530 学号 200615031052 分类号 密级硕士学位论文钛硅分子筛催化环己烯环氧化学位申请人周志刚指导教师吴剑教授学院名称化工学院学科专业化学工程研究方向化学工艺二○○九年五月 Catalytic Properties ofTitanosilicate Molecular Sieves for Epoxidationof Cyclohexene Candidate Zhouzhigang Supervisor Wu Jian Professor College CollegeofChemical Engineering Program ChemicalTechnology Specialization Chemical Technology Degree Master of Engineering University Xiangtan University Date May,2009 湘潭大学学位论文原创性声明本人郑重声明:所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的研究成果。除了文中特别加以标注引用的内容外,本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体,均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。作者签名: 日期:2009年5月19日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定,同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版,允许论文被查阅和借阅。本人授权湘潭大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索,可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。涉密论文按学校规定处理。作者签名: 日期:2009年5月19日导师签名: 日期:2009年5月19日 I 摘要环氧环己烷是一种重要的精细有机化工中间体,用途十分广泛。目前合成环氧环己烷的方法有次氯酸氧化法、叔丁基过氧化氢法、H 2O 2法、分子氧化法、电化学合成等手段。传统工业主要为次氯酸氧化法,该法废水较多,严重污染环境。有机过氧化氢作氧源可以有效环氧化环己烯,其中以钼的络合物做催化剂,选择性能达到90%以上。相比于有机过氧化体系,90年代以来,人们开始使用H 2O 2做氧化剂,以含钛分子筛为催化剂, 合成各类环氧化物,其中尤以小分子链烯烃效果最好。随着环境保护意识的提高,以及绿色化学概念的日益推广,双氧水法将具有越来越大的开发价值。沸石分子筛具有分子大小的均匀孔道结构和大的比表面,在催化研究中有着广泛的应用。本文着重从钛硅分子筛出发,以低浓度双氧水为氧源,开发环己烯环氧化合成环氧环己烷的新工艺。本文主要选取了两种孔径的含钛分子筛,TS-1和Ti-MCM-41。采用X射线衍射、 N 2物理吸附和红外光谱等手段对TS-1催化剂表征。结果表明,TS-1催化剂孔径较小, 具有MFI拓扑结构。以TS-1为催化剂,环己烯和H 2O 2为底物催化环氧化合成环氧环己烷,采用单因素实验,重点考察了催化剂用量、烯氧摩尔比、反应温度、反应时间和溶剂用量等对环氧化反应的影响。结果表明,随着溶剂用量增加,环己烯的转化率及环氧环己烷的选择性都得到提高。进一步的正交实验分析了各因素对反应影响的显著性,优化了工艺条件。在TS-,,,65 ℃反应 4h,%,%。采用水热晶化合成Ti-MCM-41,用采用X射线衍射、N 2物理吸附和红外光谱等手段对合成的样品进行表征。结果表明,相比于TS-1,Ti-MCM-41具有较大的孔径,。但是,催化活性实验表明,Ti-MCM-41对催化环己烯和H 2O 2氧化合成环氧环己烷没有表现出明显的优越性。为探讨主副反应的催化机理,本文采用气质联用方法分析环己烯与双氧水反应后的产物,并对其结构进行推断。结果表明,以钛硅分子筛催化环己烯环氧化过程,副产物包括环己烯醇、环己烯酮和环己二醇等。最后,用JOBACK基团算法,对环己烯环氧化反应过程进行热力学分析。关键词:TS-1;Ti-MCM-41;环己烯;环氧化 II Abstract Epoxycyclohexaneis an important organic chemical intermediates, which hasa wide range of applications At Present, there have some synthetic methods such as oxidation process of hypochlori