乙炔和四氯化碳的催化加成反应研究
HFO-1234yf作为单一工质的制冷剂，有着优异的环境参数，GWP=4，ODP=0。所以HFO-1234yf作为最具潜力的新一代制冷剂替代品，引起了各厂商的广泛关注。而使用四氯化碳作为原料制备HFO-1234yf是一种新颖的制备工艺，其具有工艺路线短，制备成本低的优势。本课题提出了一种制备其中间体1，3，3，3-四氯丙烯的新路线，即通过四氯化碳和乙炔在高温高压下发生反应，生成1，3，3，3-四氯丙烯。 论文首先以HgCl2为活性组分，探究其对乙炔和四氯化碳反应的可行性，确定了目标产物1，3，3，3-四氯丙烯的形成，以及相关副产物的组成。对于HgCl2催化体系，考察了反应温度和反应时间对催化性能的影响，确定了最佳反应温度为175℃，最佳反应时间为6h。 对于PdCl2为活性组分的非汞催化剂，研究了反应温度、活性组分负载量，果壳碳载体预处理方法，添加助剂等方式对该催化体系催化性能的影响，还对相关催化剂样品进行了表征。主要工作内容如下: (1)采用果壳质活性炭(GC)为载体，制备负载质量分数为5％的PdCl2催化剂，对其进行催化实验。通过GC-MS和碳核磁分析确定化合物结构，最终确定主产物为1，3，3，3-四氯丙烯。 (2)分别选取反应温度为175℃、195℃、215℃、235℃、255℃和275℃。发现PdCl2催化四氯化碳和乙炔反应需要较高的反应活化能，当反应温度较低时，反应的转化率和选择性都较差，当反应温度高于200℃时反应的选择性有了显著提高。当反应温度为255℃达到了最佳反应条件。 (3)探索了PdCl2负载量对于催化活性的影响。该反应体系的催化活性和选择性均随PdCl2的负载量的增加不断增加。当PdCl2的负载量为5％时，得到最优的催化效果。 (4)探索了表面改性手段对载体表面官能团以及相关载体催化剂活性的影响。分别选用20％的HCl溶液，20％的H3PO4溶液，20％的HNO3溶液，20％的H2O2溶液对活性炭表面进行改性，发现使用磷酸和硝酸改性后的载体表面酸性含氧官能团含量增加比较显著。使用磷酸和硝酸改性的活性炭作为载体具有较好的催化性能和选择性。 (5)探索磷酸改性后载体的催化性能变化。分别使用质量浓度为5％、10％、20％、30％的H3PO4溶液进行改性实验，表征其表面活性基团的变化，并对其进行催化性能研究，发现5％的H3PO4溶液进行改性后的活性炭具有较好的催化性能和选择性。 (6)探索助剂对于催化剂催化性能的影响。选用BaCl2、FeCl3、SnCl2、CuCl2为助剂，制备双金属催化剂标记为Pd-Ba/AC、Pd-Fe/AC、Pd-Sn/AC、Pd-Cu/AC;发现双金属催化剂的催化性能和选择性未能发生明显变化，但使用Pd-Fe/GC作为催化剂时，催化效果较其他几种稍好。
制冷剂;乙炔;四氯化碳;催化加成反应;反应活化能
北京化工大学
硕士
化学工程
李春喜;石莉莉
2017
中文
TB64
89
2017-08-15（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）