丙烯部分氧化合成環(huán)氧丙烷表面反應(yīng)規(guī)律的研究.pdf

1、環(huán)氧丙烷是重要的有機(jī)化工中間體。本論文以復(fù)合磷酸鹽為催化劑系統(tǒng)研究了水蒸氣和氧氣混合氣氧化丙烯合成環(huán)氧丙烷的催化反應(yīng)規(guī)律。 采用溶膠—凝膠法成功地制得了非晶態(tài)磷酸鹽固體材料Fe1/2Al1/2PO4、FePO4和AlPO4。IR、XRD、TPR、BET和TEM等的表征結(jié)果表明：這些材料表面均以磷氧四面體為基本結(jié)構(gòu)單元構(gòu)成且均存在Lewis堿位P=O和Lewis酸位Fe3+或Al3+；表面晶格氧的活性順序?yàn)椋篎e1/2Al1/2P

2、O4＞FePO4＞AlPO4；Fe1/2Al1/2PO4是由FePO4和AlPO4的微晶構(gòu)成的的均一混合物，兩種微晶都具有納米級(jí)的尺寸。 化學(xué)吸附IR和化學(xué)吸附TPD結(jié)果表明：在100℃以上時(shí)，C3H6分子的C=C雙鍵可絡(luò)合吸附在Lewis酸位Fe3+或Al3+上，其甲基H可吸附在Lewis堿位P=O上，吸附量大小順序是：Fe1/2Al1/2PO4＞FePO4＞AlPO4；H2O分子中的H吸附在表面Lewis堿位P=O上，O則與

3、Lewis酸位Fe3+發(fā)生吸附作用而形成分子態(tài)吸附，此吸附態(tài)在一定溫度下O-H鍵斷裂，演變成P-OH和Fe-O-解離吸附態(tài)；環(huán)氧丙烷分子以C-O三元環(huán)上的O吸附在Lewis酸位Fe3+或Al3+上形成分子態(tài)吸附。 微反實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明：AlPO4不能有效促進(jìn)C3H6部分氧化反應(yīng)，F(xiàn)e1/2Al1/2PO4和FePO4可使C3H6部分氧化反應(yīng)在常壓和100℃以上順利實(shí)現(xiàn)，與O2反應(yīng)的主要產(chǎn)物是丙烯醛，而與O2和H2O反應(yīng)的主要產(chǎn)物是環(huán)

4、氧丙烷，C3H6轉(zhuǎn)化率大小順序?yàn)镕e1/2Al1/2PO4＞FePO4；以Fe1/2Al1/2PO4為催化劑，在常壓、空速1200h-1和200℃條件下的C3H6與O2和H2O部分氧化反應(yīng)C3H6轉(zhuǎn)化率達(dá)5.8％，環(huán)氧丙烷的選擇性為77.6％。 根據(jù)實(shí)驗(yàn)研究結(jié)果，提出了C3H6與O2和H2O的反應(yīng)機(jī)理：H2O分子首先在Lewis酸位Fe3+和Lewis堿位P=O協(xié)同作用下發(fā)生多位吸附并在一定溫度下脫附誘導(dǎo)產(chǎn)生表面Fe-O-活性位