气相催化裂解1,1,2-三氯乙烷制备偏二氯乙烯

【摘要】：1,1-二氯乙烯作为一种基本的化工原料,应用领域非常广泛。其聚合物在纤维、树脂、食品包装等一些产品中具有重要的作用。传统的生产1,1-二氯乙烯的合成方法,投资大,反应流程长,副产物多,同时产生大量的废水。随着人民生活水平的提高以及对食品安全问题的重视,研究开发更加高效绿色的偏二氯乙烯工业生产技术具有重要的意义。而气相催化法使用固体催化剂,减少了废弃物的产生,又不用处理大量的废弃卤水,降低了成本,减少了对环境的污染。本论文考察了活性炭、固体碱、分子筛、二氧化硅等载体,氯化钾、氯化铯、氟化铯等活性组分,以及阻聚剂等对三氯乙烷脱氯化氢反应的影响,结果发现本文所构建的这些催化剂体系催化性能皆不理想,催化性能和稳定性偏低,无法实现高效选择性脱氯化氢合成偏二氯乙烯,亦无法抑制低碳烯烃的快速聚合堵塞孔道导致稳定性下降,这预示着常规的催化剂载体以及活性组分可能不易形成偏二氯乙烯合成所需的催化活性中心。本文尝试碳氮材料在氯乙烷催化脱氯化氢反应中的催化性能。提出在不同气氛下高温热解前驱体二氰二胺制备出一系列具有一定介孔结构的石墨氮化碳材料(g-C3N4)作为催化剂,进行1,1,2-三氯乙烷气相脱氯化氢制备1,1-二氯乙烯的催化性能研究:偏二氯乙烯的选择性为86.51%,1,1,2-三氯乙烷转化率为41.82%,这表明碳氮材料具备催化三氯乙烷气相脱氯化氢的作用。我们还研究了不同气氛下制备的氮化碳材料的催化性能,发现1.0%氧气与氮气体积流量比混合气氛下制备的g-C3N4催化剂表现出优异的催化性能,1,1,2-三氯乙烷的转化率为73.36%,偏二氯乙烯的选择性为100%。因此,得出气氛是影响g-C3N4催化剂催化性能性的重要因素之一。综合利用X射线衍射、电子扫描电镜、红外光谱、元素分析等手段对g-C3N4样品的结构和形貌等理化性质进行表征,验证了通过高温焙烧二氰二胺前驱体可以制备出g-C3N4催化剂,并提出了制备g-C3N4催化剂的最优条件。探讨了1,1,2-三氯乙烷气相脱氯化氢的碳负离子反应机理,强碱性g-C3N4作为亲核试剂吸附活化1,1,2-三氯乙烷,使其脱去一分子氯化氢选择性生成偏二氯乙烯。我们推测,参与1,1,2-三氯乙烷气相催化反应的活性位可能是连接三均三嗪结构的N原子,其中气氛有利于其种类和数量的形成。 【关键词】：催化剂 偏氯乙烯 1 1 2-三氯乙烷 气相催化裂解 无金属催化
【学位授予单位】：浙江工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TQ222.423
【目录】：

• 摘要4-6
• ABSTRACT6-11
• 第一章 文献综述11-26
• 1.1 偏二氯乙烯的应用11-14
• 1.1.1 偏二氯乙烯共聚物11-12
• 1.1.2 二氯菊酸12-13
• 1.1.3 织物防水防油整理剂13
• 1.1.4 消耗臭氧层物质替代品13
• 1.1.5 偏氟乙烯单体（VDF）13
• 1.1.6 甲基氯仿13-14
• 1.2 偏二氯乙烯的合成工艺14-23
• 1.2.1 高温热脱氯化氢法14
• 1.2.2 氯乙烯氢氯化法14-15
• 1.2.3 1,2-二氯乙烷氯化法15
• 1.2.4 乙烷氯化法15
• 1.2.5 1,1,1-三氯乙烷热脱氯化氢法15-16
• 1.2.6 1,1,2-三氯乙烷气相催化制备偏二氯乙烯16-23
• 1.3 选题依据及研究内容23-26
• 第二章 实验部分26-33
• 2.1 实验试剂和仪器26-27
• 2.2 实验涉及原料和产品介绍27-28
• 2.2.1 1,1,2-三氯乙烷27
• 2.2.2 1,1-二氯乙烯27-28
• 2.2.3 1,2-二氯乙烯28
• 2.3 催化剂制备28-29
• 2.3.1 前处理28
• 2.3.2 催化剂的焙烧28-29
• 2.3.3 不同气氛下热处理29
• 2.4 催化剂表征29-30
• 2.4.1 X射线衍射分析29
• 2.4.2 SEM-EDS表征29
• 2.4.3 热重分析（TG-DTG）29
• 2.4.4 傅立叶变换红外光谱(FT-IR)29-30
• 2.4.5 气相色谱分析30
• 2.5 催化剂活性评价30-33
• 2.5.1 实验流程30-31
• 2.5.2 实验步骤31
• 2.5.3 产物分析方法31-33
• 第三章 气相催化三氯乙烷合成偏二氯乙烯反应初探33-42
• 3.1 空白实验33-34
• 3.2 活性炭催化TCE脱HCl合成VDC34-35
• 3.3 固体碱催化TCE脱HCl合成VDC35-37
• 3.4 ZSM-5 分子筛催化剂37-39
• 3.5 SiO_2基催化剂39-40
• 3.6 本章小结40-42
• 第四章 碳氮材料气相催化TCE合成VDC42-47
• 4.1 焙烧温度对反应的影响42-43
• 4.2 升温速率对反应的影响43-44
• 4.3 催化剂表征44-46
• 4.4 本章小结46-47
• 第五章 氧气氛对碳氮材料催化剂的影响47-58
• 5.1 在空气气氛下制备的催化剂性能47
• 5.2 不同氧气/氮气气氛下制备的催化剂性能47-49
• 5.3 g-C_3N_4催化剂的稳定性研究49-50
• 5.4 g-C_3N_4催化剂的表征50-55
• 5.5 催化反应机理55-56
• 5.6 本章小结56-58
• 第六章 总结与展望58-60
• 6.1 工作总结58
• 6.2 展望58-60
• 参考文献60-66
• 附录66-67
• 致谢67

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