苯直接催化氧化羟基化合成苯酚研究

摘要

近年来随着人们对环境、资源的关心和重视以及绿色化学的迅猛发展，使人们对提高化学合成反应的原子利用率、如何用催化剂来代替反应试剂等越来越关心，希望在节约资源的同时减少或消除环境污染。而直接使苯催化氧化羟基化合成苯酚，只需一步化学反应就可从原料得到最终产品，符合绿色合成的观点。这是一个涉及直接活化C-H键将羟基引入苯环而使其功能化的反应，是合成化学中最值得研究、也是最难解决的问题之一。因此，是近年来关注的热点之一。要达到这一目的，催化剂的选择和制备是最为关键的因素之一。本文在文献报道及本课题组工作基础上，制备了两种类型的催化剂，并对其进行了较为详细的表征，研究了其催化活性，优化了各种实验参数。 采用分步反应、分步酸化法制备了两种杂多酸：即硅钼矾、硅钨矾杂多酸。用等离子原子发射光谱、热重分析、红外光谱、紫外光谱、粉末X射线衍射、对制备化合物进行了表征，证明了制备化合物为Keggin结构的杂多酸。以冰醋酸为溶剂，过氧化氢为氧化剂，测试了这些催化剂在苯直接一步氧化羟基化合为苯酚反应中的催化活性，实验表明，所制备的两种钒取代的杂多酸对苯直接羟基化制苯酚都具有催化活性，杂多酸中的钒物种是催化活性中心。含钼杂多酸比相应的含钨杂多酸催化活性高。在本文的最佳实验条件下，硅钼矾杂多酸转化数为26，相应的苯酚收率为17.2％，苯酚选择性为90.3％，而硅钨矾杂多酸苯酚收率为4.3％，苯酚选择性为87.4％。 本文将单钒取代的硅钼杂多酸分别负载在γ-A1<,2>O<,3>、钠X型分子筛、TiO<,2>、SiO<,2>，椰壳活性炭载体上，制备成负载型杂多酸催化剂，研究了其催化活性。实验表明，制备的所有负载型杂多酸催化剂对苯直接羟基化制苯酚都具有催化活性，催化活性与载体的种类有很大的关系，且杂多酸在同一种载体上负载量越大，其催化活性越高。负载量与负载的方式有关，回流吸附法比浸渍法的负载量大一倍。在本文的实验条件下，椰壳活性炭是硅钼矾杂多酸最好的载体，负载量达16.3％，苯酚收率7.4％，催化剂重复使用5次以上而活性几乎不变。

目录

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摘要

第一章 绪论

第一节 全球苯酚生产消费及其前景预测

1.全球苯酚生产消费概况

2.全球苯酚的前景预测

第二节 合成苯酚的传统方法比较

1.磺化法

2.氯苯水解法

3.环己酮-环己醇法

4.甲苯-苯甲酸法

5.异丙苯法

第三节 苯直接羟基化合成苯酚的研究进展

1.羟基化剂

2.催化剂

第四节 本论文研究的主要内容

参考文献

第二章 杂多酸的制备及催化活性的研究

第一节 杂多酸简介

1.杂多酸化合物介绍

第二节 硅钼钒和硅钨钒杂多酸的制备

1.实验部分

2.结果与讨论

3.结论

第三节 硅钼钒和硅钨钒杂多酸催化活性研究

1实验部分

2.结果和讨论

3.结论

参考文献：

第三章 负载型催化剂的制备及催化活性研究

第一节 负载型杂多酸催化剂的研究概况

1.负载型杂多酸催化剂的制备

2.负载杂多酸催化剂应用

3.结束语

第二节 负载型催化剂的制备及活性研究

1.实验部分

2.结果与讨论

3.结论

参考文献

攻读硕士学位期间已发表和已录用的论文目录

致谢