邻/对甲酚常压液相催化氧化制备邻/对羟基苯甲醛研究

摘要

邻/对羟基苯甲醛(O/PHBA)是化工行业中的重要中间体，广泛应用于医药、农药、香料、化妆品、电镀等精细化工领域。目前在邻/对羟基苯甲醛的众多合成方法中，邻/对甲酚催化氧化法具有清洁、经济效益大、产品质量高等优点，是工业上优先发展的方法。本论文以寻找在常压下对邻/对甲酚催化氧化制备邻/对羟基苯甲醛具有催化性能高，稳定性强的催化剂为目的，同时对该反应的工艺条件进行了优化，运用XRD、FTIR、SEM、BET、NH3-TPD手段表征了催化剂。具体工作如下：
　　(1)对合成的产品利用GC-MS和FTIR进行了表征，利用高效液相色谱对反应后产品的分离分析方法进行了研究。
　　(2)以钴铜为主催化剂，铈、镍、锆、钾为助催化剂，TiO2为载体，用浸渍法制备一系列负载型催化剂。将催化剂用于对甲酚常压液相催化氧化制备对羟基苯甲醛（PHBA）的反应中，以 PHBA的收率为基准通过一系列的单因素和正交实验确定了催化剂各物质的最佳组成：n(Co2+)∶n(Cu2+)=3∶1、n(Co2+)∶n(Ce3+)=1∶0.06、n(Co2+)∶n(Ni2+)=1∶0.06、n(Co2+)∶n(K+)=1∶2×10-5、n(Co2+)∶n(Zr2+)=1∶3×10-3。同时，通过单因素及正交实验相互结合的方法探讨了反应温度、氢氧化钠用量、反应时间、通氧量、甲醇用量对PHBA收率的影响，优化了该工艺条件，最优工艺条件为：反应时间5 h、反应温度75℃、甲醇用量30 mL、n(氢氧化钠)∶n(对甲酚)=5∶1、通氧量50 mL/min。在最优工艺条件下 PHBA的收率为92.58％。而且催化剂重复使用7次后，PHBA的收率仍高达89.12%。所制备催化剂在常压下对于对甲酚的催化氧化反应具有较高的催化活性和重复性。
　　(3)所制备的催化剂用于邻甲酚常压液相催化氧化制备邻羟基苯甲醛（OHBA）的反应中，考察了反应温度、氢氧化钠用量、反应时间、通氧量、甲醇用量对OHBA收率的影响。通过单因素及正交实验，从而筛选出该反应的最优工艺条件，即反应时间5 h、反应温度75℃、甲醇用量30 mL、n(氢氧化钠)∶n(邻甲酚)=5∶1、通氧量50 mL/min。在最优工艺条件下OHBA的收率为63.72%。
　　(4)采用XRD、FTIR、SEM、BET、NH3-TPD手段对催化剂进行了表征，结果表明金属催化剂已成功负载于载体TiO2表面，而且高度均匀的分布于载体上，同时催化剂表面存在大量的强酸性位点。

目录

声明

1 绪论

1.1 引言

1.2 对羟基苯甲醛的应用

1.3 对羟基苯甲醛合成方法研究进展

1.4 对甲酚催化氧化制备对羟基苯甲醛的研究进展

1.5 对甲酚催化氧化制备对羟基苯甲醛的催化剂研究进展

1.6 对甲酚催化氧化反应产物分离工艺研究进展

1.7 邻羟基苯甲醛的应用

1.8 邻羟基苯甲醛合成方法研究进展

1.9 邻甲酚催化氧化反应产物分离工艺研究进展

1.10 选题意义与目的

1.11 本课题研究内容

1.12 论文结构安排

1.13 本章小结

2 邻/对羟基苯甲醛分离分析方法的建立

2.1 实验试剂与仪器

2.2 对羟基苯甲醛的表征和分离分析方法的建立

2.3 邻羟基苯甲醛的表征和分离分析方法的建立

2.4 本章小结

3 对甲酚常压液相催化氧化反应

3.1 前言

3.2 催化剂的制备与活性评价方法

3.3 催化剂组分对催化活性的影响

3.4 主要反应因素对实验的影响

3.5 最佳条件下催化剂的重复实验

3.6 本章小结

4 邻甲酚常压液相催化氧化反应

4.1 前言

4.2 主要反应因素对实验的影响

4.3 工艺正交实验

4.4 本章小结

5 催化剂的表征与分析

5.1 引言

5.2 催化剂的XRD表征与分析

5.3 催化剂的FTIR表征与分析

5.4 催化剂的SEM表征与分析

5.5 催化剂的BET表征与分析

5.6 催化剂的NH3-TPD表征与分析

5.7 本章小结

6 结论、创新点和展望

6.1 结论

6.2 创新点

6.3 展望

参考文献

个人简历及在学期间发表的论文

致谢