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酞菁钴类催化剂是目前广泛应用在石油炼制工业中的催化氧化法脱硫醇催化剂,而酞菁钴则是酞菁钴类催化剂的基本单元,进行酞菁钴的催化合成并考察其合成机理,对酞菁钴类催化剂的合成具有非常重要的意义。 本文采用苯酐—尿素法进行酞菁钴的催化合成,考察了活性氧化物、铵盐、钨化合物,铬化合物和钼化合物及其用量对酞菁钴合成的影响规律,合成了具有较高水溶性和碱溶性的双核酞菁钴磺酸盐脱硫醇催化剂,采用了XRD、XRF、GC/MS、DTA、元素分析仪、CS分析仪和化学分析等手段对样品进行了分析与表征,研究了酞菁钴的合成机理。 研究表明,在酞菁钴的催化合成中,不同类型催化剂及其用量对酞菁钴的产率影响很大,以钼化合物催化效果最佳,其中,钼酸铵和钼酸钠的投料量在3.5倍基准量,MoO3的投料量在3.0倍基准量时达到最佳的催化效果。 基于GC/MS等仪器的分析,首次提出了在酞菁钴的合成过程中,苯酐转化为邻苯二甲酰亚胺后,是经过转化为氰基苯酰胺这一中间产物,再转化为1,3—二亚氨基异吲哚啉,其中间产物不是一些文献和人们习惯上认为的1—亚氨基异吲哚啉;提出脲的热分解是按两种方式同时进行,第一种是分解为NH3和HN=C=O,,第二种是分解H2O和HN=C=NH,但主要是按第一种方式进行分解,为酞菁钴合成工艺参数的优化提供了理论依据。 以苯酐、脲为原料,只通过加热方式很难获得酞菁,而加入一些金属阳离子如Co(Ⅱ),Cu(Ⅰ)的化合物后,可较好地获得以这些阳离子为中心的酞菁化合物,表明中心阳离子对1,3—二亚氨基异吲哚啉的聚合有较好的促进作用。 合成了双核酞菁钴磺酸铵和双核酞菁钴磺酸钠两种双核酞菁钴磺酸盐。合成试验研究表明,苯酐磺化所用酸的种类、用量,磺化温度和时间,缩合反应中各种原料的投料比及催化剂用量对双核酞菁钴磺酸盐的合成及产率有较大的影响。 与磺化酞菁钴和聚酞菁钴比较,双核酞菁钴磺酸盐脱臭性能和碱溶性相当,但水溶性和产物收率提高较多,发烟酸用量大量减少,合成过程中基本无废酸和废水排放,减少了污染,有利于环保。