新型固体酸催化剂上萘的异丙基化反应研究

摘要

采用室温过量浸渍法,将具有Keggin结构的磷钨杂多酸(PW)负载于硅胶(SiO<,2>)、USY、SBA-15和脱铝的氢型丝光沸石(HM)上,制备了一系列不同负载量的PW/SiO<,2>、和PW/USY、PW/SBA-15以及PW/HM催化剂,用XRD、液N<,2>吸附、IR、热分析和NH<,3>-TPD等手段对这些负载型催化剂的比表面积、孔结构、热稳定性和酸性质等物化性质进行了表征,并以这些表征结果为依据,首次在萘与异丙醇的烷基化反应中考察了它们的催化性能,揭示了催化剂的表面性质(比表面积、孔结构和酸性质等)与其活性和选择性的关系.研究结果表明,催化剂的孔结构和酸性质是影响其活性和选择性的重要因素,酸量大、酸性强且具有较大孔径的催化剂表现出更高的活性和β以及β,β′位的选择性,但对2,6-二异丙基萘(2,6-DIPN)的选择性差.对小孔径的催化剂,即使其酸量和酸强度均较高,同于受催化剂孔道的约束,它们在萘的异丙基化反应中表现出来的活性也很低,但对2,6-DIPN的形状择形作用有所提高.对PW/SiO<,2>系列催化剂来说,PW负载量的增加,有利于改善该类催化剂的酸性质,PW负载量高达30％仍高度分散于SiO<,2>表面,同时保持较高的比表面积.该类催化剂在萘的异丙基化反应中的测试表明,适宜的PW负载量、催化剂活化温度、反应温度、醇萘比分别为30％、473K、473K和3:1.萘的转化率随反应时间的关系曲线表明该反应属连串反应类型,适宜的反应物浓度有利于该反应转化率和选择性的提高.将PW负载于USY上,XRD分析结果表明,PW负载量高达30％,该类催化剂仍高度分散于USY的二次孔内,负载的PW催化剂保持较高的比表面积和USY丰富的微孔和二次中孔.TG-DSC分析结果表明,负载于USY上的PW热稳定性得以显著提高,其热分解温度提高到1000K以上.由于PW与USY孔壁的弱相互作用,PW和USY的酸性中心得到保存,PW/USY催化剂的酸量较USY和PW有较大提高,其表面同时存在B(Bronsted)酸和L(Lewis)酸中心.该类催化剂由于具有杂多酸(酸)和沸石(孔)的双重特点,在萘的异丙基化反应中表现出良好的活性和β以及β,β′位的选择性.在萘:异丙醇:环己烷为1:2:10,反应时间为2.5h的条件下,10％PW/USY催化剂在低温下(433K)显示出很高的催化活性(90％以上),该催化剂的适宜的活化温度为573K,延长反应时间有利于萘的转化率的提高.

目录

文摘

英文文摘

前言

第一章文献综述

1.1固体酸及其在催化反应中的应用

1.2萘的烷基化反应

1.2.1反应历程

1.2.2反应机理

1.2.3烷基化试剂

1.2.4不同反应体系所使用的催化剂

1.3结论及选题思想

参考文献

第二章实验方法

2.1催化剂制备

2.1.1 NH4＋交换

2.1.2 HM沸石脱铝

2.1.3负载型催化剂的制备

2.2催化剂表征

2.2.1 X射线衍射(xRD)

2.2.2 液N2吸附测试

2.2.3 NH3-TPD酸性表征

2.2.4 IR分析

2.2.5热分析

2.3萘与异丙醇的烷基化反应

2.3.1实验原料及物性数据

2.3.2实验仪器及装置图

2.3.3实验步骤

2.3.4定量计算方法

第三章硅胶负载的磷钨杂多酸催化剂上萘的异丙基化反应

3.1前言

3.2结果与讨论

3.2.1催化剂表征

3.2.2萘的异丙基化反应

3.3小结

参考文献

第四章超稳Y沸石负载杂多酸催化剂上萘的异丙基化反应

4.1前言

4.2结果与讨论

4.2.1催化剂表征

4.2.2萘的异丙基化反应

4.3小结

参考文献

第五章SBA-15负载的磷钨酸催化剂上萘的异丙基化反应

5.1前言

5.2结果与讨论

5.2.1催化剂表征

5.2.2萘的异丙基化反应

5.3小结

参考文献

第六章HM沸石及其改性催化剂上萘的异丙基化反应

6.1前言

6.2结果与讨论

6.2.1脱铝HM沸石催化剂上萘的异丙基化反应

6.2.2以HM沸石为载体的负载型催化剂上萘的异丙基化反应

6.3小结

参考文献

第七章结论

论文发表情况

致谢