尿素醇解法合成碳酸丙烯酯的研究

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尿素醇解法合成碳酸丙烯酯(PC)由于反应条件温和、操作安全、原料安全和费用低等优点成为是近年来合成PC的新方法,但目前对此方法的研究还相对较少。本文制备了一系列的金属碳酸盐和复合氧化物催化剂,考察了它们对于常压尿素醇解反应的催化性能,并采用X射线衍射、Hammett指示剂法、热重等技术对催化剂进行了表征。此外还对尿素醇解催化合成PC的工艺条件进行了的优化分析。   金属碳酸盐催化剂的研究表明,在单金属碳酸盐中,碳酸铅的催化活性最高,其次是碳酸锌。混合碳酸盐中铅锌摩尔比对其催化活性有重要影响,当Pb/Zn为1:2时,其催化活性最大。铅锌混合碳酸盐均存在PbCO3和Zn5(CO3)2(OH)6两种晶相,它们的协同效应是促进PC合成的主要原因。此外,当Pb/Zn为1:3和1:2时,混合碳酸盐表面具有一定的弱碱性,这有利于催化活性的提高。结果还表明,在最佳铅锌混合碳酸盐催化作用下,尿素醇解反应温度对PC收率具有最显著影响,在最佳反应条件(反应温度为180℃、反应时间为5 h和催化剂浓度为1.8wt.%)下,PC收率可达96.35%。   以M-Zn-Al类水滑石为前驱物的M-Zn-Al复合氧化物催化剂研究表明,所制备催化剂前驱体均形成了水滑石结构。共沉淀过程中,第三种金属M的种类对催化活性的影响最大,其次分别为M加入量和晶化温度,而晶化时间的影响程度最小。热处理过程中,干燥温度对催化剂活性的影响最显著,然后依次是焙烧温度和焙烧时间。催化剂的最佳制备条件为:第三种金属为Fe,加入量15%,晶化温度50℃,晶化时间16h,干燥温度95℃、焙烧温度600℃、焙烧时间4h。结果还表明,在最佳复合氧化物催化作用下,尿素醇解反应温度对PC收率的影响最显著,在最佳反应条件(反应时间3.5 h、反应温度165℃和催化剂用量1.8 wt.%)下,PC收率可达88.73%。
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