CeO2改性的铜基催化剂及在有机硅单体合成中性能研究
二甲基二氯硅烷是工业上制备有机硅材料最重要的单体原料，工业上通常采用Rochow反应，即直接的将反应物硅粉和氯甲烷，在催化剂的条件下合成二甲基二氯硅烷。经过研究者长期的研究发现，铜基催化剂在Rochow反应中有着良好的催化性能，并将其应用于工业生产当中。早期人们主要关注的是Cu，Cu2O，CuO为组分的催化剂，发现在三元铜催化剂中不同组分之间的协同效应导致其优越的催化性能。而目前，人们发现，将助催化剂与主催化剂制成的复合氧化物同样具备一定的协同效应，在Rochow反应表现出优异的性能。 本研究采用水热合成法，制备了两种不同形貌的CeO2-CuO复合氧化物，通过X射线衍射仪(XRD)，扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)、能量色散谱(EDS)、X射线光电子能谱仪(XPS)、程序升温还原(TPR)等表征手段对材料进行了组分与结构的表征，分别提出了复合氧化物形成机理及形貌的组装演化过程，并应用于Rochow反应中对催化剂的性能进行了测试。 以硝酸铜和硝酸铈作为原料，一锅法制备出了树莓状CeO2-CuO复合氧化物。确定反应的最佳条件:反应温度140℃，反应时间12h。该条件下制得的材料形貌均一，分散性较好，具备多孔结构，尺寸约为5μm。利用XRD、SEM对中间体进行了表征，基于实验数据，提出了合理的复合氧化物形成机理及形貌组装过程。利用XPS、XRD、H2-TPR等表征手段确定两种氧化物之间存在协同效应。调控不同CeO2比例应用于Rochow反应中，5％CeO2-CuO性能最优，M2的选择性可达83.7％，并且催化剂稳定性较好，反应96h催化活性无明显下降。 以乙酸铜和乙酸铈作为原料，一锅法制备出了中空结构CeO2-CuO复合氧化物。确定反应的最佳条件:反应温度140℃，反应时间12h。该条件下制得的材料为中空结构，形貌均一，分散性较好，具备多孔结构，尺寸约为5μm。利用XRD、SEM对中间体进行了表征，基于实验数据，提出了合理的复合氧化物形成机理及中空结构演化过程。中空结构CeO2-CuO比表面积与孔容积分别为43.27m2g-1和0.18cm3g-1,应用于Rochow反应中M2的选择性可达85.1％。 此外，通过对废触体的表征，发现催化过程中有铜硅合金的活性相生成，结合Rochow反应的反应机理，对Rochow反应过程进行了一定的探宄。
铜基催化剂;二氧化铈改性;有机硅;单体合成;催化性能
山东大学
硕士
化学工艺
施来顺;苏发兵
2016
中文
TQ426.8
68
2016-10-21（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）