| 研究設(shè)計(jì)、制備了磷酸鹽系列催化劑和硅藻土－莫來石陶瓷負(fù)載SiO2-Fe2O3膜管，并將它們應(yīng)用于1,2－二氯丙烷脫氯氧化制環(huán)氧丙烷的反應(yīng)中，用催化反應(yīng)－膜分離耦合反應(yīng)技術(shù)來有效促進(jìn)和提高反應(yīng)物1,2－二氯丙烷的轉(zhuǎn)化率和產(chǎn)物環(huán)氧丙烷的選擇性。本研究主要包括以下內(nèi)容：(1) 分別以沉淀法和溶膠-凝膠法制備磷酸鹽系列催化劑，考察了制備方法、原料、干燥、煅燒等條件對(duì)催化劑性能的影響。在適宜條件下制得了比表面大于90m2/g、平均粒徑10nm左右的非晶態(tài)FeAl(PO4)2催化劑。(2) H2O在磷酸鹽Lewis酸位M－O鍵的M位（M代表Fe或Al）和Lewis堿位P=O鍵的氧位上產(chǎn)生分子吸附態(tài)和解離吸附態(tài)。水在AlPO4上以分子吸附態(tài)存在，在FePO4和FeAl(PO4)2上以分子吸附態(tài)和解離吸附態(tài)存在。1,2－二氯丙烷在磷酸鹽上，以分子吸附態(tài)吸附于Lewis酸位M－O鍵的M位上。催化劑Lewis酸位和Lewis堿位的酸堿強(qiáng)度直接影響水、1,2－二氯丙烷與催化劑的作用強(qiáng)度，而催化劑的表面積直接影響吸附量。(3) H2O在FeAl(PO4)2表面Lewis酸位和Lewis堿位的協(xié)同作用下發(fā)生解離吸附形成兩個(gè)鍵合于表面上的 P—OH羥基及Fe—O—，P—OH進(jìn)一步吸附CH2ClCHClCH3相鄰的兩個(gè)Cl原子，相互作用后生成HCl和中間產(chǎn)物丙烯，丙烯與Fe—O—作用生成環(huán)氧丙烷。以非晶態(tài)FeAl(PO4)2為催化劑，在適宜的反應(yīng)條件下，1,2-二氯丙烷的轉(zhuǎn)化率為86.3%，生成環(huán)氧丙烷的選擇性為87.9%。(4) 利用擠壓成型技術(shù)制備了微結(jié)構(gòu)均勻、強(qiáng)度性質(zhì)和滲透性能良好的硅藻土－莫來石膜支撐體。其孔徑分布集中于2.01(m左右，孔隙率為47.00%，堆密度為1.58g/cm3，側(cè)壓強(qiáng)度為13.40MPa。研究了硅藻土顆粒、塑化劑、擠壓模具等因素對(duì)擠壓成型過程的影響及濕坯的干燥和煅燒條件對(duì)支撐體性能的影響，確定了適宜的制備工藝和條件。(5) 分別采用溶膠—凝膠方法、溶膠凝膠－模板技術(shù)在硅藻土－莫來石膜支撐體上制備了SiO2過渡膜層和SiO2-Fe2O3分離膜層。采用三次浸涂－干燥－煅燒的方法制得了完整性良好和微觀形貌均一的SiO2膜和SiO2-Fe2O3膜，SiO2和SiO2-Fe2O3膜厚分別為2(m和0.5(m，孔徑分別集中于45nm和4nm左右。SiO2-Fe2O3膜、SiO2膜及硅藻土－莫來石膜支撐體間通過Fe-O-Si-O-Si鍵的價(jià)聯(lián)方式形成了緊密、穩(wěn)定的結(jié)合。由于表面擴(kuò)散作用，硅藻土－莫來石負(fù)載SiO2-Fe2O3膜管可選擇性分離HCl。(6) 以硅藻土－莫來石負(fù)載SiO2-Fe2O3膜管作為膜催化反應(yīng)器膜材料，以非晶態(tài)FeAl(PO4)2為催化劑，研究了1,2－二氯丙烷脫氯氧化制環(huán)氧丙烷膜催化反應(yīng)性能。結(jié)果表明，在相同的反應(yīng)條件下，膜催化反應(yīng)1,2-二氯丙烷的轉(zhuǎn)化率和環(huán)氧丙烷選擇性均高于常規(guī)催化反應(yīng)。在適宜的反應(yīng)條件下，1,2-二氯丙烷的轉(zhuǎn)化率為90.9%，生成環(huán)氧丙烷的選擇性為88.3%。www.yunshisz.com |
