沸石分子筛催化甲基萘异构化和烷基化反应的研究

摘要

该文研究了Hβ和改性Hβ沸石分子筛催化剂用于α-甲基萘异构化生成β-甲基萘的反应.考察了不同类型沸石分子筛催化异构化反应性能;研究了不同程度阳离子交换Hβ沸石分子筛和稀土改性Hβ沸石分子筛的催化性能;对一些影响Hβ沸石分子筛催化性能的操作条件进行了考察.异构化反应结果表明,选择适当交换次数的Hβ沸石分子筛催化剂,在选定的操作条件下,α-甲基萘的转化率可达70.02%,β-甲基萘的选择性高达96.7%.该文还研究了HUSY和改性HUSY沸石分子筛催化剂用于β-甲基萘和异丙醇合成2-异丙基-6-甲基萘的反应.考察了不同类型沸石分子筛烷基化反应性能;对HUSY沸石分子筛进行了稀土改性、碱土族金属离子及硅酯改性,研究了不同改性HUSY沸石分子筛的催化性能;对影响HUSY沸石分子筛催化性能的操作条件进行了考察.烷基化研究结果表明,采用未改性的HUSY沸石分子筛催化烷基化,在选定的反应条件下,β-甲基萘的转化率达到76.43%,产品中二烷基萘的含量为64.60%,2-异丙基-6-甲基萘的选择性为76.30%.该文对沸石分子筛催化剂的物化性质和表面酸性进行了表征,并与催化性能进行了关联,初步认为酸中心浓度影响催化剂活性、酸中心性质和强度影响产物的选择性,沸石分子筛的孔径和结构也是影响催化活性和产物选择性的重要因素.同时该文对烷基化产物进行了分离提纯,得到了纯的2-异丙基-6-甲基萘,并通过GC,GC-MS和NMR分析,确定了结构.

目录

文摘

英文文摘

前言

第一章文献综述

1.1 2,6-二烷基萘的应用

1.1.1 PEN的应用

1.1.2在液晶等领域的应用

1.2 2,6-二烷基萘的合成路线

1.2.1以甲苯为原料合成二烷基萘

1.2.2以二甲苯为原料合成二烷基萘

1.2.3以萘系为原料的合成路线

1.2.4合成方法总结

1.3二烷基萘的分离和提纯

1.3.1二甲基萘的性质

1.3.2 2,6-DMN的分离和提纯

1.3.3烷基萘的表征方法

1.4催化剂在萘系原料烷基化反应中的应用

1.4.1 AlCl3为催化剂烷基化

1.4.2以分子筛为催化剂烷基化

1.4.3文献小结

1.5本文涉及的分子筛的有关性质

1.5.1 β沸石分子筛

1.5.2 USY型沸石分子筛

1.6课题的选择

第二章实验部分

2.1仪器和药品

2.1.1主要药品

2.1.2主要仪器及实验条件

2.2催化剂制备和改性

2.2.1 HY,HUSY,Hβ,HM和HZSM-5沸石分子筛催化剂的制备

2.2.2沸石分子筛催化剂改性

2.2.3催化剂活化和再生

2.3催化剂物化性能表征

2.3.1催化剂NH3-TPD表征

2.3.2吡啶吸附-IR光谱表征

2.3.3 XRD表征

2.4 Hβ沸石催化甲基萘的异构化反应

2.4.1催化异构化反应

2.4.2评价指标

2.5 HUSY沸石催化β-甲基萘的烷基化反应

2.5.1催化烷基化反应

2.5.2催化剂烷基化反应的评价指标

2.6 2,6-二烷基萘的分离和提纯

第三章沸石分子筛催化剂的物化性质表征

3.1 HUSY和Hβ分子筛的XRD、Py-IR表征

3.2用NH3-TPD表征沸石分子筛酸性质

3.2.1用NH3-TPD表征不同沸石分子筛的酸性质

3.2.2用NH3-TPD表征改性HUSY沸石分子筛的酸性质

第四章沸石分子筛催化α-甲基萘异构化的研究

4.1沸石分子筛催化异构化反应产物分析及主副反应

4.1.1产物气相谱图中主要峰的归属及含量

4.1.2沸石催化α-甲基萘异构化主要发生的反应

4.2沸石分子筛催化剂的研究

4.2.1不同类型沸石分子筛催化剂的反应性能

4.2.2 β沸石分子筛交换次数的影响

4.2.3稀土改性β沸石分子筛催化剂催化性能研究

4.3反应条件对异构化反应的影响

4.3.1溶剂对异构化反应的影响

4.3.2反应时间对异构化反应的影响

4.3.3反应温度的影响

4.3.4催化剂用量的影响

4.4本章小结

第五章沸石分子筛催化β-甲基萘的烷基化反应研究

5.1 2,6-二烷基萘合成的基本原理

5.1.1反应机理

5.1.2沸石分子筛催化合成2,6-二烷基萘

5.2目标产物的分离和烷基化产物的谱图分析

5.2.1 2-异丙基-6-甲基萘的分离和提纯

5.2.2 2-异丙基-6-甲基萘的结构表征

5.2.3沸石分子筛催化烷基化产物的谱图分析

5.3沸石分子筛催化剂的研究

5.3.1不同类型沸石分子筛催化剂催化烷基化的反应性能

5.3.2改性HUSY沸石分子筛催化性能研究

5.3.3催化剂重复使用的研究

5.3.4催化剂的再生

5.4反应条件对烷基化反应的影响

5.4.1催化剂用量对反应的影响

5.4.2反应温度的影响

5.4.3萘醇比对烷基化反应的影响

5.4.4溶剂对烷基化反应的影响

5.4.5反应时间对烷基化反应的影响

5.4.6反应的重复性

5.5本章小结

第六章结论

6.1 β沸石分子筛催化α-甲基萘异构化反应研究

6.2 USY沸石分子筛催化β-甲基萘烷基化反应的研究

6.3下一步设想

参考文献

附图

致谢

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