卟啉化合物的制备及其催化CO2合成环氧碳酸酯的研究

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1、学校代码10530学号201115071460分类号TQ032.4密级公开硕士学位论文卟啉化合物的制备及其催化CO2合成环氧碳酸酯的研究学位申请人张丰勇指导教师刘平乐教授学院名称化工学院学科专业化学工程与技术研究方向催化反应工程二○一四年四月十二日万方数据ThepreparationofporphyrincompoundsandthestudyoftheircatalyticperformanceonthesynthesisofpropylenecarbonateusingcarbondioxideCandidateFengyongZhangSupervisorProf.Pingl

2、eLiuCollegeCollegeofChemicalEngineeringProgramChemicalEngineeringSpecializationCatalyticalReactionEngineeringDegreeMasterofEngineeringUniversityXiangtanUniversityDateApril,2014万方数据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

3、，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：年月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：年月日导师签名：日期：年月日万方数据摘要众所周知，化石燃料燃烧所产生的二氧化碳是导致温室效应的主要原因，但其同时也是一种性质稳定的C1能源。因此，有效的固定这一地球上来

4、源广泛、价廉易得的C1能源已经变得迫切而有意义。寻找高效、环保的催化剂在实现温室气体二氧化碳被固定的同时合成有用的化工原料也符合当下绿色化学的基本理念，在这一领域最重要的应用就是碳酸丙烯酯的合成。碳酸丙烯酯可作为电解液和非极性质子溶剂被应用于相关领域，其聚合物聚碳酸丙烯酯作为一种有用的聚合物材料，具备稳定的物化性质，被广泛应用于汽车、电子、通信等行业。目前，针对合成碳酸丙烯酯的研究已经取得了较好的进展，但是应用于该体系的催化剂反应条件较为苛刻，催化剂回收困难。为了有效解决这一问题，我们选择了金属卟啉作为催化剂，并使用对二氧化碳有着较好的吸附能力的NaX分子筛作为载体，构建负载型催化

5、剂且进行反应效果评价。首先，本文对金属卟啉的合成过程在原有的基础上进行了简化，合成了不同种类的金属卟啉催化剂，扩大了产量，缩短了催化剂的制备周期，并使用XRD、UV-vis、FT-IR、BET等方法进行分析表征，证实了催化剂的成功合成。随后，本文考察了不同的金属卟啉催化剂与不同的助剂DMAP、PTAT协同催化二氧化碳与环氧丙烷环加成反应的效果，并对反应条件进行了优化，得到了制备碳酸丙烯酯的最优工艺条件：采用轴向氯取代的金属钴卟啉作为催化剂，PTAT作为催化助剂，投料比npo:ncat:nco-cat=900:1:2，PCO2=3MPa，CO2为一次性通入，T=30℃,t=3h，PO

6、的转化率达到了88.90%，PC的收率达到了86.35%。为了实现催化剂的循环回收，本文选择了具有良好的二氧化碳吸附能力的NaX分子筛作为载体制备了一系列负载型金属卟啉催化剂。我们对负载型催化剂进行催化性能评价以及对反应条件进行了优化，得到最优工艺条件：采用负载型轴向氯取代的金属钴卟啉为催化剂，PTAT为助剂，投料比npo:ncat:nco-cat=900:1:2，PCO2=3MPa，CO2为一次性通入，T=120℃，t=5h，PO转化率94.56%，PC转化率90.42%。最后，本文选择Mn(Cl)TPP/NaX和Co(Cl)TPP/NaX两种催化剂进行了循环套用实验，结果表明：

7、在使用5次后两种催化剂的催化活性没有明显的下降。关键词：负载型金属卟啉催化剂；环加成反应；二氧化碳；碳酸丙烯酯；I万方数据AbstractAsweallknow,carbondioxidewhichwasgeneratedbytheburningoffossilfuelsisthemaincauseofgreenhouseeffect,butatthesametime,itisaC1energywhosenatureisstable.Therefore,utilizi