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随着发酵生产1,3-丙二醇研究的不断深入,1,3-丙二醇的分离纯化过程已成为重要的研究课题。本论文主要研究了SO42-/TiO2-MxOy固体超强酸的制备及比较了在1,3-丙二醇与醛类的反应中个中催化剂的催化活性。主要内容如下:
首先,对SO42-/TiO2-La2O3(STL)进行了Hammett、FT-IR、XRD、TEM等表征,研究了不同浸渍液浓度、不同的镧钛摩尔比等制备条件对催化剂酸结构的影响。考察SO42-/TiO2-La2O3在缩醛水解反应中的催化活性,比较了8种不同Ti4-和La3-的摩尔比、3种不同浸渍硫酸浓度制各的固体超强酸。此外,对醇醛缩合反应中水的量、催化剂的用量对反应进程的影响后表明,最佳的镧钛的摩尔比为1:32,浸渍硫酸浓度为1mol/L,的固体超强酸水解效果最好,催化剂质量与缩醛的质量比例为1g:25g,水与缩醛的质量比为1g:2.5g,反应时间24h,缩醛的转化率为90.06%。
其次,对SO4-1/TiO2-ZrO2(STZ)进行了Hammett、FT-IR、XRD、TG-DSC、SEM、TEM、N2-吸附脱附等表征,考察了不同煅烧温度、不同锆钛摩尔比、不同pH、不同表面活性剂、不同表面活性剂的用量等制备条件对催化剂酸结构、酸强、孔道结构、表面形貌的影响。对这些催化剂在醇醛缩合反应及缩醛水解反应的催化性及其在醇醛缩合反应中循环催化的稳定性进行了研究。结果表明在缩醛合成反应中,锆钛的摩尔比为1:4,pH=9,催化剂煅烧温度为550℃,50℃反应3小时,缩醛的收率达96.45%,催化剂具有很好的稳定性,使用次数在5次以上;缩醛水解反应中,锆钛的摩尔比为1:4,煅烧温度为550℃,以2.5wt%聚乙二醇为表面活性剂时,100℃回流反应18h,1,3-丙二醇的收率达95.42%。
最后对SO42-/TiO2-CeO2、SO42-/TiO2-Fe2O3、SO42-/TiO2-MoO3进行了Hammett、TEM、NH3-TPD、XRD等表征,分别研究了不同铈钛摩尔比、铁钛摩尔比、钼钛摩尔比对催化剂酸结构的影响,比较了这些催化剂在缩醛水解反应的催化活性。研究表明在本论文研究的五种催化剂,最有潜力用于1,3-丙二醇的的催化剂为STZ。