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对尿素与1,2-丙二醇合成碳酸丙烯酯反应体系进行了热力学分析。结果表明在298.15K时,反应的吉布斯自由能为—3.7671kJ/mol,反应的焓变为52.210kJ/mol。提高反应温度既可提高反应速率,又可提高平衡转化率。 分别对Zn(OAc)2、金属氧化物和金属三种催化体系在该反应中的催化性能进行了研究。 首先考察了以Zn(OAc)2为催化剂的均相反应过程。通过单因素实验,确定了各反应条件的影响规律。在适宜的反应条件下,碳酸丙烯酯的收率为93.7%;通过GC/MS分析,推测出部分副反应的产生机理,并确定Zn(OAc)2催化剂参与了反应。制备了负载型Zn(OAc)2催化剂,考察了载体和负载量对催化剂性能的影响,对活性较好的负载量为15%的Zn(OAc)2/AC催化剂进行了稳定性实验,回收催化剂与新鲜催化剂相比,PC收率从78.2%下降到66.1%,通过对新鲜催化剂和回收催化剂进行XRD、XPS、原子吸收以及反应后溶液的GC/MS分析,确定了Zn(OAc)2/AC活性下降的原因。 对金属氧化物催化剂进行了筛选,发现MgO催化剂活性最高,确定出从碱式碳酸镁制备氧化镁的最佳焙烧温度为750℃。通过正交实验确定了最佳反应条件,PC收率为91.5%。对氧化镁催化剂进行了负载化,发现中性且比表面积较高的SiO2载体性能最佳。以SiO2为载体,考察了前驱体、负载量和焙烧温度对催化性能的影响,PC最高收率为86.3%。 采用不同方法制备了一系列复合金属氧化物催化剂,其中Mg-Al复合氧化物对合成碳酸丙烯酯反应有较好的催化活性。通过对Mg-Al复合氧化物前驱体进行TG-DTA分析和不同焙烧温度下Mg-Al复合氧化物的XRD分析,确定400℃下Mg-Al前驱体可分解完全。考察了滴定方式、Mg/Al摩尔比、NaOH/Na2CO3摩尔比、老化温度等制备条件对催化剂性能的影响。在最佳制备条件下,PC收率为81.0%。加入稀土元素不仅没能增加催化剂的活性,反而有抑制作用。 对金属催化剂的催化性能进行了初步探索,发现Mg、Zn、Pb和Fe对合成碳酸丙烯酯反应都有一定的催化作用。在实验的温度范围内,以Mg和Zn为催化剂时,最佳反应温度为180℃,PC的收率分别为73.5%和69.2%,以Pb和Fe为催化剂时,最佳反应温度为175℃,PC收率分别为60.1%和64.7%。对反应后的催化剂进行XRD分析,发现反应后Mg和Zn产生了新的晶相,而Pb和Fe没有变化。