尿素与1，2-丙二醇催化合成碳酸丙烯酯反应研究

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1、河北工业大学硕士学位论文尿素与1，2-丙二醇催化合成碳酸丙烯酯反应研究姓名：张艳申请学位级别：硕士专业：化学工艺指导教师：赵新强20040301。。!。。，，，鎏耋三些銮薹坠耋兰竖垒耋。。，。，，，。。。e。。ese一尿素与l，2一丙二醇催化合成碳酸丙烯酯反应研究摘要对尿素与1，2一丙二醇合成碳酸丙烯酯反应体系进行了热力学分析。结果表明在298．15K时，反应的吉布斯自由能为一3．7671kJ／tool，反应的焓变为52．210kJ／m01。提高反应温度既可提高反应速率，又可提高平衡转化率。分别对Zn(OAc)2、金属氧化物和金属

2、三种催化体系在该反应中的催化性能进行了研究。首先考察了以Zn(OAc)2为催化剂的均相反应过程。通过单因素实验，确定了各反应条件的影响规律。在适宜的反应条件下，碳酸丙烯酯的收率为93．7％；通过GC／MS分析，推测出部分副反应的产生机理，并确定Zn(OAc)2催化剂参与了反应。制备了负载型Zn(OAc)2催化剂，考察了载体和负载量对催化剂性能的影响，对活性较好的负载量为15％的Zn(OAc)2／AC催化剂进行了稳定性实验，回收催化剂与新鲜催化剂相比，PC收率从78．2％下降到66．I％，通过对新鲜催化剂和回收催化剂进行XRD、XP

3、S、原子吸收以及反应后溶液的GC／MS分析，确定了Zn(OAc)2／AC活性下降的原因。对金属氧化物催化剂进行了筛选，发现MgO催化剂活性最高，确定出从碱式碳酸镁制备氧化镁的最佳焙烧温度为750"C。通过正交实验确定了最佳反应条件，PC收率为91。5％。对氧化镁催化剂进行了负载化，发现中性且比表面积较高的Si02载体性能最佳。以si02为载体，考察了前驱体、负载量和焙烧温度对催化性能的影响，Pc最高收率为86．3％。采用不同方法制各了一系列复合金属氧化物催化剂，其中Mg—A1复合氧化物对合成碳酸丙烯酯反应有较好的催化活性。通过对M

4、g—A1复合氧化物前驱体进行TG—DTA分析和不同焙烧温度下Mg·A1复合氧化物的XRD分析，确定4004C下Mg．A1前驱体可分解完全。考察了滴定方式、Mg／A1摩尔比、NaOH／Na2C03摩尔比、老化温度等制备条件对催化剂性能的影响。在最佳制备条件下，Pc收率为81．0％。加入稀土元素不仅没能增加催化剂的活性，反而有抑制作用。对金属催化剂的催化性能进行了初步探索，发现Mg、Zn、Pb和Fe对合成碳酸丙烯酯反应都有一定的催化作用。在实验的温度范围内，以Mg和zn为催化剂时，最佳反应温度为180℃，PC的收率分别为73．5％和6

5、9．2％，以Pb和Fe为催化剂时，最佳反应温度为175。C，PC收率分别为60．1％和64．7％。对反应后的催化齐U进行XRD分析，发现反应后Mg和Zn产生了新的晶相，而Pb和Fe没有变化。关键词：尿素，1,2一丙二醇，碳酸丙烯酯，热力学分析．乙酸锌．金属氧化物，金属STUDYONCATALYTICSYNTHESISOFPROPYLENECARBoNATEFROMUREAAND1,2．PROPYLENEGLYCOLABSTRACTThereactionsystemofsynthesizingpropylenecarbonatefr

6、omnreaand1,2-propyleneglycolhasbeenanalyzedthermodynamically．TheconclusionisdrawnthatGibbsfleeenergyandenthalpyofthereactionare一3．7671kJ／moland52．210kJ／toolat298．15Krespectively．IncreasingreactiontemperatureCallnotonlyincreasereactionratebutalsoenhanceequillibriumconv

7、ersion．Thecatalyticperformancesofzincacetate，metaloxideandmetalhavebeeninvestigatedforthisreactionsystem。Thehomogeneoussynthesisofpropylenecarbonate(PC)hasbeenstudiedoverZn(OAc)2catalyst；PCyieldis93．7％underthesuitableconditions．AccordingtotheresultofGC／MS．someside—rea

8、ctionshasbeensupposed．Inaddition，itisfoundthatZn(OAc)2catalysthastakenpartinthereaction．Supportedzincacetatecatalysthasbeenp