二氧化碳與甲醇合成碳酸二甲酯原位除水過程強(qiáng)化研究.pdf

1、碳酸二甲酯(DMC)是一種綠色無污染的化工產(chǎn)品，有著十分廣闊的應(yīng)用前景。由二氧化碳（CO2）和CH3OH為原料合成DMC是一條原子經(jīng)濟(jì)性高，反應(yīng)原料簡單易得的生產(chǎn)路線，而且原料CO2的有效利用可以減輕大氣污染從而緩解溫室效應(yīng)。由于此反應(yīng)受熱力學(xué)平衡限制，需要除去反應(yīng)副產(chǎn)物水促進(jìn)反應(yīng)正向進(jìn)行，從而提高DMC的產(chǎn)率。本文對(duì)二氧化鈰（CeO2）催化劑催化甲醇和CO2合成DMC反應(yīng)的原位除水過程強(qiáng)化進(jìn)行了研究。
　　2，2-二甲氧基丙烷（

2、DMP）原位除水過程強(qiáng)化CO2和甲醇合成DMC的反應(yīng)研究表明，DMC的產(chǎn)率從未加入2，2-二甲氧基丙烷的8.8 mmol·gcat-1提高到52.0 mmol·gcat-1。通過熱力學(xué)計(jì)算可知，加入DMP后，耦合反應(yīng)體系的吉布斯自由能與CO2和甲醇合成DMC反應(yīng)體系的吉布斯自由能相比降低了4.7 kJ·mol-1，說明通過DMP原位除水可以打破DMC合成反應(yīng)的熱力學(xué)平衡限制，促進(jìn)反應(yīng)正向進(jìn)行，提高了DMC產(chǎn)率。
　　對(duì)比2-氰基吡

3、啶及其衍生物（2-氰基-5-氟吡啶、2-氰基-5-氯吡啶、2-氰基-5溴吡啶、2-氰基呋喃）原位除水過程強(qiáng)化CO2和甲醇合成DMC反應(yīng)的性能，結(jié)合DFT量化計(jì)算可知，由于2-氰基吡啶中的CN中的C原子具有較多的正電荷以及吡啶環(huán)中的N原子具有較多的負(fù)電荷，更有利于與反應(yīng)中間體Cen+—OHδ-進(jìn)行吸附發(fā)生環(huán)化反應(yīng)，促進(jìn)水解反應(yīng)的進(jìn)行，進(jìn)而極大地強(qiáng)化CO2和甲醇合成DMC反應(yīng)過程。
　　采用水熱法成功制備了棒狀、八面體、立方體三種不同

4、形貌的CeO2催化劑。HRTEM結(jié)果表明，棒狀CeO2暴露的主要晶面為（110）和少量的（111）晶面，八面體CeO2暴露的主要晶面為（111），立方體CeO2暴露的主要晶面為（100）。
　　通過對(duì)三種形貌催化劑進(jìn)行單純的2-氰基吡啶水解反應(yīng)以及2-氰基吡啶水解耦合CO2和甲醇合成DMC反應(yīng)活性評(píng)價(jià)，結(jié)果表明，對(duì)于2-氰基吡啶水解反應(yīng)，與其它兩種形貌相比，棒狀CeO2（110）催化活性最高，轉(zhuǎn)化率高達(dá)93.7％。而對(duì)于2-氰基吡