负载型杂多酸催化剂催化合成戊二酸二丁酯.pdf

《负载型杂多酸催化剂催化合成戊二酸二丁酯.pdf》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、工艺管理负载型杂多酸催化剂催化合成戊二酸二丁酯宋斐斐廉红蕾(郑州大学化工与能源学院河南郑州450001)摘要：制备了以MCM-41型分子筛为载体的杂多酸催化剂物的酸值，按下式计算反应酯化率：酯化率=（1-酸值/反应前酸PW/MCM-41，以正丁醇和戊二酸为原料，催化合成了戊二酸二值）×100%。丁酯。确定了催化剂制备的最佳条件：PW负载量为50%，焙烧时二、结果与讨论间3h，焙烧温度300℃。确定了该酯化反应的优化条件：酸醇物1.催化剂的合成因素质的量比1:3.5，甲苯量为15ml，催化剂加入量为3g。在此条件（1）PW负载量对催化性能的影响下，戊二酸二丁酯的酯化率可达94.1%。在焙烧

2、温度300⑷，焙烧时间3h，醇酸比为2.5:1，甲苯用量关键词：负载型杂多酸；催化剂；合成；戊二酸二丁酯10ml的条件下改变磷钨酸的负载量，考察其对酯化反应的影响，酯类化合物是一种重要的化工产品，被广泛用作社会的各个实验结果见图2。方面。在工业上，通常是由硫酸催化酸和醇反应而得，虽然简单易得，但存在着设备腐蚀严重、副反应多以及后处理复杂、环境污染等问题[1,2]，随着催化科学的发展和环境保护意识的增长，研究热点都集中于固体杂多酸催化剂取代液体酸上。杂多酸不仅具有酸性，而且具有氧化还原性，还有独特的“准液相”行为。由于杂多酸的比表面积小（<10m2/g），因此在实际应用中常将杂多酸负载于合

3、适的固体载体上，来提高比表面积，同时还可以解决液相均相催化剂反应中产物后处理困难的问题，简化产物和催化剂的分离过程[3~7]。本实验采用简单的浸渍法，将Keggin型磷钨杂多酸负载到MCM-41分子筛上，并用其催化戊二酸二丁酯的酯化反应来评价该负载型催化剂的性能。同时还通过正交试验法对催化剂用Fig2EffectofPWloadingonconversion量，酸醇比，带水剂用量等因素对酯化产率进行了实验，从而得出由图可以看出，低负载量时，酯化率随负载量增加而增大，是最佳反应条件。因为杂多酸在载体上高度分散，表面酸性为其总酸量随着负载量一、实验部分的增大而增加；高负载量时，由于大的杂多酸

4、晶粒的形成，表面质1.试剂，药品与仪器子浓度显著下降，催化活性反而有所下降。（1）实验装置：催化酯化反应装置见图1[8].（2）焙烧时间对催化性能的影响在PW负载量为50%，焙烧温度300⑷，酯化反应条件不变的情况下改变焙烧时间，考察其对酯化反应的影响，实验结果见图3。图1（2）实验试剂，药品：磷钨酸，MCM-41，戊二酸，正丁醇，甲苯，乙醇，均为AR级。2.负载杂多酸催化剂的制备采用浸渍法制备负载型杂多酸催化剂，浸渍介质为去离子水，MCM-41分子筛为载体，磷钨酸为活性组分。将一定量的杂多酸活性组分和载体，按一定固液比加入一定量的去离子水，混Fig.3Effectofcalcinati

5、onstimeonconversion合配置成杂多酸和载体的悬浮液。常温常温下不断搅拌24h后由上图可以看出焙烧时间为3h时催化性能最佳，焙烧时间蒸干，在特定温度下焙烧即得一定负载量的磷钨酸催化剂[9~12]。过长可能会导致结构坍塌甚至烧结从而影响催化剂的活性。3.戊二酸二丁酯的合成（3）焙烧温度对催化性能的影响在装有电动搅拌器，温度计及冷凝回流装置的圆底烧瓶中，PW负载量为50%，焙烧时间3h，酯化反应条件不变的情况按一定的量加入戊二酸，正丁醇，催化剂和带水剂。加热回流一下改变焙烧温度，考察其对酯化反应的影响，实验结果见图4段时间后，停止加热及搅拌，冷却取样，用标准碱液测定反应混合20

6、14年2月183工艺管理3.优化条件的验证根据以上实验结果，得到合成戊二酸二丁酯的优化条件是：PW负载量为50%的PW/MCM-41在300⑷下焙烧3h得到催化剂，催化剂加入量为3g，酸醇摩尔比为1:3.5，带水剂甲苯量为15ml。在优化条件下考察实验结果的重现性3次平行实验的结果分别为93.7%、94.1%、93.3%，平均酯化率为93.7%。为了研究催化剂的循环使用情况，停止反应后，将固体催化剂和反应底物分离开，分离的固体催化剂在80⑷下干燥活化，再次进行最佳反应比例的酯化催化，验证其催化性能的变化，表3为PW/MCM-41催化剂循环使用3次的情况。Table3Recyclingut

7、ilizationofPW/MCM-41seriesFig.4Effectofcalcinationstemperatureonconver-catalystsion次数123由图看出400⑷时催化剂活性降低，可能是因为焙烧温度较酯化率（%）94.187.5%79.6%高，部分催化剂被烧结的缘故。2.酯化反应条件优化结论采用3因素3水平正交试验分析法，实验方案设计，实验结果1.PW/MCM-41是替代液体酸合成戊二酸二丁酯的理想固及