钌配合物催化乙炔氢氯化反应的研究

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聚氯乙烯(Polyvinyl chloride,PVC)是世界五大通用塑料之一,由单体氯乙烯(Vinyl chloride,VCM)聚合而成。目前,氯乙烯的工业生产工艺主要有乙炔法和乙烯法。西方发达国家或富油国家主要采用乙烯法,而对于“贫油、多煤、少气”的中国,乙炔法制氯乙烯占主导地位。目前,工业上乙炔法生产氯乙烯采用的催化剂是氯化汞催化剂。氯化汞具有高毒性且易挥发,严重威胁人类的健康和环境的安全,因此,开发绿色、环保的无汞催化剂刻不容缓。首先,本文考察了Ru(Ⅳ)配合物催化剂(NH42RuCl6/AC的催化性能。结果表明:配合物催化剂(NH42RuCl6/AC的催化性能优于单金属催化剂RuCl3/AC的催化性能,在反应温度170 oC,乙炔空速180 h-1下反应,乙炔转化率为90.5%。催化剂(NH42RuCl6/AC中含有大量的主活性组分Ru(Ⅳ)物种,这是催化剂催化活性较高的主要原因之一。配合物中NH4+的存在,能够减少反应过程中的积碳量;此外,NH4+的存在还能够增强Ru基催化剂对反应物氯化氢的吸附能力及产物氯乙烯的脱附能力。其次,为了提高催化剂(NH42RuCl6/AC的催化活性和稳定性,引入了N-丁基吡啶型离子液体,制备了Ru配合物-离子液体复合物催化剂。结果表明:当加入离子液体时,Ru配合物-离子液体复合物催化剂的催化活性和稳定性有了明显的提高。在相同的条件下,最优的催化剂1%Ru10%[BuPy]PF6/AC的乙炔转化率达99.4%。离子液体的加入有利于稳定催化活性物种Ru4+,抑制其在催化剂制备过程中被还原为Ru或Ru3+。此外,离子液体的加入能够极大的提高催化剂的抗积碳性能;并增强对反应物氯化氢的吸附能力和产物氯乙烯的脱附能力,从而提高催化剂的催化活性和稳定性。
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