跳到主要內容

臺灣博碩士論文加值系統

(35.172.136.29) 您好!臺灣時間:2021/07/25 02:15
字體大小: 字級放大   字級縮小   預設字形  
回查詢結果 :::

詳目顯示

: 
twitterline
研究生:王俊岳
研究生(外文):Jun-Yue Wang
論文名稱:琥珀酸及丁酸酯化之觸媒的研究
論文名稱(外文):Catalyst studies for the esterification of succinic acid and butyric acid
指導教授:李國禎李國禎引用關係
指導教授(外文):Kuo-Tseng Li
口試委員:王奕凱、吳榮宗
口試委員(外文):Yi-Kai Wang、Rong -Zong Wu
口試日期:2012-07-26
學位類別:碩士
校院名稱:東海大學
系所名稱:化學工程與材料工程學系
學門:工程學門
學類:化學工程學類
論文種類:學術論文
論文出版年:2012
畢業學年度:100
語文別:中文
論文頁數:140
中文關鍵詞:混合金屬氧化物
外文關鍵詞:mixed metal oxide
相關次數:
  • 被引用被引用:0
  • 點閱點閱:714
  • 評分評分:
  • 下載下載:6
  • 收藏至我的研究室書目清單書目收藏:0
琥珀酸二乙酯及丁酸乙酯具有無毒、溶解性好、不易揮發、有果香味等特點,是重要的合成香料和食品添加劑,廣泛用於食品、香料、醫藥、日用化工、塗料等工業。

本論文探討使用各種混合金屬氧化物觸媒,改變反應溫度、反應時間來催化琥珀酸及丁酸與乙醇間的酯化反應以製造琥珀酸二乙酯及丁酸乙酯。在琥珀酸酯化反應中,TiO2- SiO2觸媒有最好之催化琥珀酸酯化的性能,琥珀酸二乙酯之最高產率為98.11%(210℃,6hr)。在丁酸酯化反應中,TiO2- SiO2觸媒有最好之催化丁酸酯化的能力,丁酸乙酯之最高產率為97.47%(170℃,6hr)。

本研究使用共沉澱法製備不同莫耳比的TiO2-ZrO2觸媒、TiO2-Al2O3觸媒、ZrO2-Al2O3觸媒及TiO2-SiO2觸媒,利用X射線繞射儀(XRD)、熱場發射掃描式電子顯微鏡(TFSEM)、熱重分析儀(TGA)、表面積與孔洞分析儀(BET)、能量散射光譜儀(EDS)對各種混合金屬氧化物觸媒作特性分析。
Diethyl succinate and ethyl butyrate are because of their non-toxic, good solubility, less volatile, fruit flavor, and other characteristics, are important synthetic spices and food additives.They are widely used in food,spices,pharmaceuticals,household chemicals and paint industries.

This thesis studies the effects of mixed metal oxide catalysts, reaction temperature, reaction time on the esterification of succinic acid and butyric acid with ethanol to produce diethyl succinate and ethyl butyrate. For the succinic acid esterification,TiO2-SiO2 catalyst had the best catalytic perfornance with the maximum diethyl succinate yield of 98.11% at 210℃ and 6hr. For the butyric acid
esterification,TiO2-SiO2 catalyst had the best catalytic performance with the maximum ethyl butyrate yield of 97.47% at 170℃ and 6hr.

XRD、TFSEM、TGA、BET and EDS were used to characterize TiO2-ZrO2,TiO2-Al2O3,ZrO2-Al2O3 ,TiO2-SiO2 catalysts which were prepared by a co-precipitation method.
目錄

第一章 緒論 1
1.1 研究動機 1
1.2 研究目的 2
第二章 文獻回顧 3
2.1 琥珀酸介紹 3
2.2 琥珀酸單乙酯介紹 5
2.3 琥珀酸二乙酯介紹 6
2.4 丁酸介紹 7
2.5 丁酸乙酯介紹 8
2.6 酯化反應原理 9
2.7 琥珀酸酯的製備方法 10
2.7.1 濃硫酸的催化酯化反應 10
2.7.2 固體硫酸鹽的催化酯化反應 11
2.7.3 離子交換樹脂法 11
2.7.4 分子篩法 12
2.7.5 應用三元恆沸點混合物進行酯化 12
2.7.6 催化加氫法 13
2.8 觸媒原理 14
2.9 固體酸觸媒介紹 15
2.10混合金屬氧化物觸媒 16
2.10.1各金屬氧化物觸媒之介紹 18
第三章 觸媒製備與實驗設備 23
3.1 實驗材料 23
3.1.1實驗藥品 23
3.1.2實驗氣體 24
3.1.3實驗設備 24
3.2 觸媒製備 26
3.2.1 TiO2-ZrO2的製備 26
3.2.2 TiO2-Al2O3的製備 27
3.2.3 ZrO2-Al2O3的製備 28
3.2.4 SiO2-TiO2的製備 29
3.3 酯化反應實驗步驟 31
3.4儀器設定與反應物產物定性、定量分析 33
3. 4.1氣相層析分析法 33
3.4.2定性分析 35
3.4.3定量分析(內部標準品法) 37
3.5熱場發射掃描式電子顯微鏡(TFSEM) 40
3.6能量散佈分析儀 (EDS) 41
3.7 X射線粉末繞射儀 (XRD) 43
3.8表面積與孔洞分析實驗(BET) 45
3.8.1 BET表面積之測定原理 45
3.8.2 BET表面積及孔徑大小之測定實驗 50
3.9熱重分析儀原理(TGA) 52
第四章 實驗結果與討論 53
4.1 琥珀酸及丁酸酯化反應 54
4.2 TiO2-ZrO2催化琥珀酸之酯化反應 55
4.2.1 TiO2-ZrO2催化琥珀酸二乙酯生成 55
4.3 TiO2-ZrO2觸媒特性分析 59
4.4 TiO2-Al2O3催化琥珀酸之酯化反應 73
4.4.1 TiO2-Al2O3催化琥珀酸二乙酯生成 73
4.5 TiO2-Al2O3觸媒特性分析 77
4.6 ZrO2-Al2O3催化琥珀酸之酯化反應 90
4.6.1 ZrO2-Al2O3催化琥珀酸二乙酯生成 90
4.7 ZrO2-Al2O3觸媒特性分析 94
4.8 TiO2-SiO2催化琥珀酸之酯化反應 105
4.8.1 TiO2-SiO2催化琥珀酸二乙酯生成 105
4.9 TiO2-SiO2觸媒特性分析 109
4.10混合金屬氧化物觸媒催化琥珀酸之酯化反應(反應溫度之影響) 123
4.10.1混合金屬氧化物觸媒催化琥珀酸二乙酯生成(反應溫度之影響) 123
4.11 混合金屬氧化物觸媒與陽離子交換樹脂催化性能之比較 126
4.12 TiO2-SiO2催化丁酸之酯化反應 127
4.12.1 TiO2-SiO2催化丁酸乙酯之合成 127
4.13 混合金屬氧化物觸媒催化丁酸之酯化反應 129
4.13.1 混合金屬氧化物觸媒催化丁酸乙酯之合成 129
4.14 混合金屬氧化物觸媒與陽離子交換樹脂催化丁酸性能之比較 131
第五章 結 論 132
第六章 參考文獻 135

[1]王榮基,“綠能及綠色化學電子月刊”,大同大學生物工程學系,2010,第5期。

[2]鞏傳志,丁斌,“催化酯化一吸附脫水合成丁二酸二乙酯”,日用化學工業,2008,38(4):245-248。

[3] 沉詠梅,謝曉娜,荀二娜,王佳欣,張弘,王磊,王智,“脂肪酶催化製備丁酸乙酯的研究”,成都大學學報,2012 31(1):4-7。

[4]王金主,袁建國,王元秀,李峰,“發酵法生產琥珀酸的研究發展” ,食品與藥品,2010,12(1) :55-59。

[5]趙志剛,“丁二酸酯及其衍生物的合成研究”,南京理工大學碩士學位論文,2007。

[6]項宜娟,“連續反應精餾合成丁酸乙酯” ,青島科技大學碩士學位論文,2005。

[7]莊大浪,“製備琥珀酸二乙酯工藝路線的探討” ,瀋陽化工,1991,第6期。

[8]Liu,W.T. and C.S. Tan., Liquid-Phase Esterification of Propionic Acid with n-Butanol. Ind.Eng. Chem.Res.,40,3281-3286(2001).

[9] Yadav, G.D. and M.B. Thathagar, Esterification of Maleic Acid with Ethanol over Cation-Exchange Resin Catalyat, Reactive & Functional Polymers,52,99-100(2002).

[10]Tanabe,K.,Hattori,H.,Sumiyoshi T., Tamaru,K.,and Kondo ,T.,Surface property and catalytic activity of MgO-TiO2, J Catal. ,53,1(1978).

[11] Arata ,K.,Akutagawa,S.,and Tanabe K.,Epoxide Rearrangement III. Isomerization of 1-Methylcyclohexene Oxide over TiO2-ZrO2, NiSO4 and FeSO4, Bull Chem .Soc. Jan .49 , 390 (1976).

[12]Seiyama,T., In Metal Oxide and their Catalytic Actions. Kodansha,Tokyo,1978.

[13]Tanabe,K., Hattor,H., Sumiyoshi,T., Tamaru,K., and Kondo,T. Isomerization and disproportionation of olefins over tungsten oxides supported on various, J .Catal. ,65,2(1980).

[14] Itoh M., Hattroi H., and Tanabe, K., The nature of active sites on TiO2 and TiO2-SiO2 for the isomerization of butenes, J Catal. ,35,225(1974).

[15] Shibata,K., Kiyoura,T., Kitagawa,J., Sumiyoshi ,T.,and Tanabe,K.,Acidic properties of binary metal oxides. Bull.Chem.Soc,Jpn, 46,2985(1973).

[16]Tanabe,K.,Ishiya, I., Matsuzaki, I., Ichikawa, I., and Hattori,H., Acidic property and Catalytic Activity of TiO2・ZnO, Bull. Chem. Soc, Jpn. 45, 47(1972).

[17 ]Nishiwaki, K.,Kakuta,N.,Ueno,A.,and Nakabayashi,H.,Generation of acid sites on finely divided TiO2, J Catal. ,118,498(1989).

[18 ]Yamaguchi, T., Recent progress in solid superacid, Appl. Catal. ,61,1(1990).

[19]Phase Diagrams for Ceramists, The American Ceramic Society, inc., 76,4150-4999(1975).

[20]Yamaguchi, T., and Tanabe ,K., J., Cataiytic sites on SnO2 and TiO2&SnO2 for the isomerization of 1-butene, Phys.Chem., 79,2409(1975).

[21] Yamaguchi, T., and Tanabe ,K., J. Preparation and characterization of ZrO2 and SO42--promoted , Phys.Chem. 80, 1723(1976).

[22]Tanaka, T., Kumagai,H., Hattori, H., Kudo, M., and Hasegawa,S., Generation of basic sites on TiO2 by reduction with H2, J. Catal., 127,221(1991).

[23]Anderson, J.B.F., Burch,R., and Cairns, J,A., The infiuence of metal-support interactions on the reaction of methylcyclopentane over supported Pt catalysts, J. Catal. , 107,364(1987)

[24]Herrmann, J.M., Room temperature photocatalytic oxidation of liquid cyclohexane into cyclohexanone over neat and modified TiO2, J. Catal. , 118,43(1989).

[25]Clarke, J.K.A., Dempsey, R.J.,Baird, T., and Rooney ,J.J., Selectivities for hydrocarbon reactions on SMSI titania-supported platinum formed by high-temperature reduction,J.Catal., 126,370(1980).

[26]Nakano,Y., Yamaguchi ,T., and Tanabe,K., Hydrogenation of conjugated dienes over ZrO2 by H2 and cyclohexadiene, J.Catal., 80,307(1983).

[27]Nakano,Y.,Iizuka, T., Hattori , H., and Tanabe,K., Surface properties of zirconium oxide and its catalytic activity for isomerization of 1-butene, J. Catal., 57,1(1979).

[28]Maehashi, T., Maruya, K., Domen,k., Aiko, K., and Onishi,T., Surface and catalytic properties of TiO2-Al2O3, Chem. Lett., 747(1984).

[29]Shibata ,K., Kivoura ,T., Kitagawa,j., Sumiyoshi, T., and Tanabe,K., A new hypothesis regarding the surface acidity of binary metal oxides, Bull. Chem. Soc.Jan.,46,2985(1973).

[30]汪建民,陶瓷技術手冊,中華民國粉末冶金協會出版,民國八十三年七月。

[31]劉佳鑫,Epoxy/SiO2奈米混成材料製備及其在光電封裝應用之研究,碩士論文,國立成功大學化學工程研究所,2005。

[32]Hattori, H.,et al., The nature of active site on TiO2 and TiO2-SiO2 for the isomerization of 1-butene , J. Catal., 43,172(1975).

[33]Wang,I., Chang,W.F., Shiau,R.J., Wu, J.C., and Chung C.C., Nonoxidative dehydrogenation of ethylbenzene over TiO2-ZrO2 catalysts:II. The effect of pretreatment on surface properties and catalytic activities,J.Catal., 83,428(1983).

[34]Kutty,T.R.N., Ahuja, S., Retarding effect of surface hydroxylation on preparation methods of TiO2 on the photocatalytic degradation of phenol in aqueous dispersion , J. Phys.Chem., 94, 829-832(1990).

[35]吳榮宗,“含氧化鈦混合型金屬氧化物觸媒之製備極其應用研究”,博士論文,國立清華大學化學工程研究所,1985。

[36]房靜玲,“利用氧化鈦-氧化鋯酸-鹼雙功能之特性進行觸媒重組反應之探討”,博士論文,國立清華大學化學工程學系,1990。

[37]王志銘,“以TiO2-ZrO2為主的觸媒進行正庚烷的轉化反應研究”,碩士論文,國立清華大學化學工程學系,2005。

[38]Shibata, K., Kiyoura, T., Kitagawa, J., Sumiyoshi, T., and Tanabe, K., Acidic properties of Binary Metal Oxides, Bul.Chem.Soc.Jan.,46, 2985-2988(1973).

[39]Masayoshi Itoh, Hideshi Hattori and Kozo Tanabe, The acidic properties of TiO2-SiO2 and its catalytic activities for the amination of phenol, the hydration of ethylene and the isomerization of butene, J.catal, 35, 225-231(1974).

[40]王堯展,“丙烯醇環氧化成環氧丙醇之觸媒研究”, 碩士論文,東海大學化學工程學系,2000。

連結至畢業學校之論文網頁點我開啟連結
註: 此連結為研究生畢業學校所提供,不一定有電子全文可供下載,若連結有誤,請點選上方之〝勘誤回報〞功能,我們會盡快修正,謝謝!
QRCODE
 
 
 
 
 
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                               
第一頁 上一頁 下一頁 最後一頁 top