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TS-1负载金属氧化物催化剂上双氧水氧化环己酮制备ε-己内酯工艺研究
李竑樾1
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摘要
ε-己内酯是一种可生物降解聚合物的单体，广泛应用于组织工程、生物相容性涂料或医药输送系统等领域。目前ε-己内酯的生产工艺主要为环己酮过氧酸的B-V氧化法，但由于该工序成本过高、原材料保存风险大、产物纯化难，所以要求更适当的氧化剂进行反应。经科学研究证实，H2O2是比较理想的氧化剂，使用H2O2氧化环己酮制备ε-己内酯是可行的，但该工艺面临较多的技术难点。为此，论文选择H2O2氧化环己酮制备ε-己内酯工艺，重点对反应体系具有高效多功能催化作用的分子筛负载金属氧化物催化剂进行研发，研究内容包括新型氧化重排催化剂的制备、表征、稳定性及反应条件对环己酮B-V氧化反应催化性能的影响，本论文得出以下主要结论： 以金属Mg(II)和金属Sn(IV)为活性中心，以TS-1为负载体，制备TS-1负载镁锡金属氧化物催化剂，通过双氧水氧化环己酮B-V反应评价实验筛选得到催化效果较好的催化剂：镁锡金属氧化物投料摩尔比为3:1、镁锡金属氧化物与TS-1质量比为3:2。分别采用镁锡金属氧化物与TS-1直接混合焙烧法、分开焙烧后混合法、共沉淀法和水热法制备不同的催化剂Mg0.75Sn0.25-TS-1-3:2-R、Mg0.75Sn0.25-TS-1-3:2-R*、Mg0.75Sn0.25-TS-1-3:2和Mg0.75Sn0.25-TS-1-3:2-H，得到共沉淀法催化效果最佳。 催化剂通过X射线衍射分析方法（XRD）、N2吸-脱附平衡方程（BET）、扫描电子显微镜技术（SEM）、拉曼光谱分析（UV-Raman）等技术与手段加以表征，实验结果显示不同的制备方式对催化剂的外观形态及结构特性等都有影响，进一步影响催化剂的催化效果和稳定性。其中Mg0.75Sn0.25-TS-1-3:2在双氧水氧化环己酮B-V重排制ε-己内酯的反应中表现出催化性能最佳和回收损失最少。对双氧水氧化环己酮B-V重排反应进行条件优化：催化剂0.24g，环己酮12mmol，H2O2(30wt%)72mmol，环己烷5g，乙腈10mL，油浴温度105℃，反应温度70℃下反应6h，实验得到91.3%的环己酮转化率以及87.2%的ε-己内酯选择性。
关键词
环己酮/Baeyer-Villiger氧化/ε-己内酯/双氧水/TS-1钛硅分子筛/双金属氧化物催化剂引用本文复制引用
授予学位
硕士学科专业
化学工程导师
朱明乔/莫学坤学位年度
2022学位授予单位
浙江大学语种
中文中图分类号
TQ