新型固体酸催化剂的设计、制备及其在烷基化反应中的应用研究

日期: 2024-04-27 12:13:37|浏览: 37|编号: 59109

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新型固体酸催化剂的设计、制备及其在烷基化反应中的应用研究

概括:

苯与长链烯烃烷基化反应生成的直链烷基苯和二苯醚与烯烃烷基化反应生成的烷基二苯醚是两类重要的工业反应中间体。 它们被进一步磺化。 、中和工艺生产的烷基苯磺酸盐和烷基二苯醚磺酸盐是优良的阴离子表面活性剂,是现代合成洗涤剂工业产品的主要成分。 为了适应当代环保的要求,化学工业必须走可持续发展的道路,这就需要在这两类工业烷基化反应中使用新型环保催化剂来替代传统的液体酸催化剂,同时提高产品质量。质量不断提高 可生物降解的直链烷基苯对2位和3位异构体具有选择性,防止洗涤废液污染环境。 替代传统液体酸催化体系的方式主要集中在催化剂的选择上,包括多种无机固体酸和有机固体酸。 目前这些固体酸催化材料的主要缺点是反应选择性低、反应条件苛刻以及催化剂失活等问题。 本论文工作选择了氧化锆固体超强酸、离子液体和负载型杂多化合物三类催化材料进行研究。 考察了制备过程中各种影响因素的作用,并利用氨吸附法对所制备的催化剂进行了傅里叶变换红外光谱、差热热重、比表面和孔径分布、X射线粉末衍射等表征。红外光谱,采用氨吸附-程序升温脱附等方法研究固体酸的酸性性质; 将制备的新型催化材料应用于苯/二苯醚的烷基化反应,研究反应过程中各种条件参数的影响,以达到提高反应转化率和异构体产物选择性的研究目标,提高产品质量,优化反应条件,实现高效、优质的催化剂。

研究的主要内容和基本结论如下: 1、氧化锆固体超强酸的制备及催化芳香族化合物与长链烯烃烷基化反应的研究。 对锆盐沉淀过程中锆源的选择、水解温度、碱种的选择和滴加速率以及碱化过程进行了研究。 pH值、沉淀老化的温度和时间、有无氯离子、酸促进剂的种类和浓度、氧化锆酸处理的方式和时间、煅烧温度和时间等合成条件都有催化作用。对最终制备的样品的影响。 结果表明,pH值、氧化锆晶型、酸促进剂浓度和处理时间、煅烧温度和时间是制备过程中的关键因素,对催化剂的活性起着决定性作用。 苯与1-十二碳烯的烷基化反应,采用羟肼固体超强酸作为催化剂,条件参数设定为苯与1-十二碳烯的摩尔比10, 353K,常压下反应为1。 小时以获得最佳实验结果。 反应转化率100%,产物线性100%,2位、3位异构体选择性高于60%,克服了固体超强酸一次使用后完全失活的缺点; 在二苯醚与1-10二烯的烷基化反应中,在醚与烯摩尔比5、温度343K、常压2小时的反应参数下获得了最好的实验结果。 反应转化率达到67%以上,产物为单取代烷基。 二苯醚单品优于目前使用的无水三氯化铝催化剂; 2、离子液体催化苯、二苯醚和1-十二碳烯的烷基化反应,设计合成了胺盐、咪唑啉阳离子和AicBu-、Fea4-、PFe'、Bfan'、5042-、c等几种组成的催化体系503与其他阴离子成对结合。 研究了不同阴阳离子摩尔比对离子液体催化剂催化性能的影响。 结果表明,氯铝酸盐离子液体中阴离子和阳离子的摩尔比为2。离子液体具有低温、高活性的特点。

由氯铝酸盐阴离子组成的离子液体催化剂在室温常压下可在1分钟内催化苯与1-十二碳烯的烷基化反应。 原料中苯与1-十二碳烯的摩尔比为10,单取代产物的线性达到100%,2位和3位异构体的选择性在60%以上。 反应完成后,离子液体与反应体系自动分离,分离过程简单易行。 在催化二苯醚与十三烯的烷基化反应实验中,最佳操作条件为常压323K反应2小时,反应转化率达到84%以上,单取代产物选择性为1"X)% 3、多金属含氧簇和负载型多金属含氧簇催化苯、二苯醚和碱反应,合成了四种具有结构的多金属含氧簇,以克服1的烷烃问题。 -十二烯 由于多金属含氧团簇比表面积较低的限制,通过考察各类载体,确定新型厚壁介孔分子筛材料SBA-15作为主要载体具有水热稳定性高、孔径可调、比表面积大、长程有序六角形通道等特点。 采用真空吸附的新型负载方法将磷钨酸纳米粒子组装成SBA。 在15个孔内,实验表明,当磷钨酸负载在此类载体材料上时,其催化活性与未负载的磷钨酸本身相比大大提高。 与传统浸渍法相比,真空吸附法制备的催化剂磷钨酸与载体之间的相互作用更强,负载量更大,吸附更强。

实验中考察了负载量、孔径等因素的影响。 结果表明,7~8纳米孔SBA-15分子筛的负载质量百分比在10~20%以内。 该催化剂性能最好,反应前无需活化即可表现出较高的催化活性。 苯与1-十二碳烯的烷基化反应,催化剂用量较少,原料与催化剂的摩尔比为2000。综合原料等条件参数,得出最佳反应条件为:苯与1-1-十二碳烯的摩尔比为10,351K,常压反应30分钟。 以1-十二碳烯计算的转化率为100%,产物线性度为100%,2位和3位异构体总选择性大于57%。 负载型磷钨酸催化剂催化二苯醚与1-十二碳烯烷基化反应较适宜的反应条件为343K常压下反应2小时,醚与烯烃的摩尔比为5。反应转化率收率在70%以上,产物为单一十二烷基二苯醚,选择性为100%。由以上结论可以看出,对于芳香族化合物和长链化合物

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