鈀-鈰復(fù)合金屬氧化物催化氧化苯酚合成碳酸二苯酯工藝研究.pdf

1、碳酸二苯酯（Diphenyl Carbonate，DPC）是一種重要的化工原料中間體，主要用于塑料工業(yè)制造聚碳酸酯（PC）。聚碳酸酯具有優(yōu)異的電絕緣性、尺寸穩(wěn)定性、耐化學(xué)腐蝕性和高抗沖擊強(qiáng)度及透明性，廣泛應(yīng)用于汽車制造、電子電氣、光學(xué)存儲(chǔ)、建筑建材、航空航天、辦公設(shè)備等領(lǐng)域，是近年來市場(chǎng)增長(zhǎng)速度最快的通用工程塑料。 碳酸二苯酯的合成方法主要有三種，即光氣法、酯交換法和氧化羰基化法。其中，光氣法環(huán)境污染嚴(yán)重，酯交換法的工藝路線較長(zhǎng)

2、，而氧化羰基化法因其流程短、環(huán)境友好成為國(guó)內(nèi)外合成碳酸二苯酯的研究熱點(diǎn)。氧化羰基化法包括均相催化和非均相催化，但均相催化存在以下缺點(diǎn)：（1）因鹵素離子的加入而加劇設(shè)備腐蝕；（2）催化劑不能回收；（3）產(chǎn)品后續(xù)分離困難。因此非均相催化法是目前國(guó)內(nèi)外合成DPC的主要研究方向。 本文采用鈰復(fù)合金屬氧化物作為載體，Pd化合物作為主要活性組分來制備負(fù)載型催化劑，非均相催化氧化苯酚一步合成DPC。實(shí)驗(yàn)考察了載體金屬離子的組成和配比、載體和催

3、化劑的制備方法等因素對(duì)催化活性的影響，以苯酚氧化羰基化反應(yīng)合成DPC的實(shí)驗(yàn)結(jié)果對(duì)催化活性進(jìn)行了評(píng)價(jià)。通過XRD、SEM、XPS、BET等表征手段對(duì)載體和催化劑的主要晶相和物理結(jié)構(gòu)進(jìn)行了測(cè)試分析，在此基礎(chǔ)上對(duì)催化氧化機(jī)理進(jìn)行了探討。同時(shí)，本工作對(duì)非均相催化氧化合成DPC反應(yīng)的工藝條件及催化劑穩(wěn)定性進(jìn)行了考察。 經(jīng)過實(shí)驗(yàn)及測(cè)試研究，得出的主要結(jié)論以下： （1）通過載體復(fù)合金屬組分的篩選，發(fā)現(xiàn)以Ce-Mn復(fù)合金屬氧化物為載體得

4、到的催化劑催化活性較好。 （2）最佳的載體制備方法是溶膠-凝膠法。 （3）載體Ce-Mn復(fù)合金屬氧化物的焙燒溫度以600℃為宜，相應(yīng)制備的催化劑催化活性較好。 （4）載體Ce與Mn金屬離子的摩爾比為1：1時(shí)，相應(yīng)制備的催化劑催化活性較好，DPC收率為9．33％。 （5）載體中CuO的添加量及添加方法對(duì)催化劑的性能有較大影響。直接將銅鹽添加至溶膠中、添加量為9wt％（以CuO計(jì)）時(shí)，相應(yīng)制得的催化劑催化活性

5、最好，DPC收率可達(dá)10．28％。 （6）采用溶膠-凝膠法制備復(fù)合金屬氧化物載體，相應(yīng)得到的催化劑穩(wěn)定性較好。 （7）反應(yīng)機(jī)理探討分析表明：鈰復(fù)合金屬氧化物載體對(duì)主活性組分Pd具有較好的氧化還原協(xié)同作用。 （8）通過合成DPC工藝條件的研究，發(fā)現(xiàn)反應(yīng)溫度、反應(yīng)壓力、反應(yīng)時(shí)間等因素對(duì)DPC的收率有較大影響。優(yōu)化的合成工藝條件為：Pd負(fù)載量為0．5％，反應(yīng)溫度75℃，總壓5 MPa，氧氣含量7％，反應(yīng)時(shí)間12h，DP