雜多酸（鹽）催化劑在酯化反應(yīng)中的應(yīng)用.pdf

1、酯類化合物作為一類重要的精細化學品,廣泛的應(yīng)用于藥物、樹脂、涂料、材料、食品、溶劑、增塑劑、香精香料、化妝品等生產(chǎn)過程中,近年來國內(nèi)外大量研究者對酯化反應(yīng)技術(shù)尤為重視。隨著科技的迅速發(fā)展和人們生活水平的提高,對酯類化合物的需求也越來越大,對酯化技術(shù)提出了更高的要求。
　　傳統(tǒng)的酯化技術(shù)采用濃硫酸為代表的無機酸為催化劑,對設(shè)備要求高,反應(yīng)條件苛刻,存在反應(yīng)時間長,副產(chǎn)物多,而且產(chǎn)生大量廢酸,存在對環(huán)境污染嚴重、分離復雜、催化劑不能循

2、環(huán)使用和成本高的缺點。雜多酸(HPA)是由氧原子橋接金屬原子形成的金屬氧簇化合物,對多種反應(yīng)表現(xiàn)出良好的催化性能。雜多酸催化劑對環(huán)境無污染,對設(shè)備腐蝕性小,具有酸性強,選擇性高,催化劑可重復利用的特點,雜多酸不但具有酸催化性能,而且具有氧化還原催化性能,是一種高效的雙功能催化劑。在下面的工作中,主要對雜多酸的酸催化性能進行探究。
　　我們采用不同方法合成了一系列的固體雜多酸及其鹽類催化劑,并利用紅外光譜(IR)、X-射線粉末衍射(

3、XRD)、掃描電鏡(SEM)以及比表面(BET)等技術(shù)對催化劑的結(jié)構(gòu)進行測定和表征。在酯化反應(yīng)中,以不同酸和醇為反應(yīng)原料,運用合成的催化劑,探討了催化劑的催化性能,優(yōu)化了反應(yīng)條件,提高酯化率。
　　主要的工作有:
　　1.以磷鎢酸和碳酸銫為原料制備了一系列不同銫原子取代的磷鎢酸銫催化劑,利用XRD、IR、SEM以及BET等對催化劑進行了表征,評價了催化劑催化酯化反應(yīng)的反應(yīng)活性。結(jié)果表明,磷鎢酸銫催化劑保持了Keggin結(jié)構(gòu)未

4、發(fā)生改變。探討了催化劑用量,反應(yīng)時間,酸醇摩爾比,催化劑重復利用性等因素對實驗結(jié)果的影響。最佳條件為催化劑用量為反應(yīng)物質(zhì)量的2.5％,反應(yīng)時間7 h,80℃,酸醇摩爾比1:6,此時,酯化率可達95.04％。
　　2.醚化法制備了磷鉬釩酸的銫鹽系列催化劑,并用SiO2進行負載,利用IR、XRD、SEM、BET等技術(shù)對催化劑進行表征,結(jié)果表明催化劑仍保持了固體雜多酸鹽的Keggin結(jié)構(gòu)。探討了磷鉬釩銫催化劑催化酯合成反應(yīng)的最佳條件即催

5、化劑用量,反應(yīng)時間,酸醇摩爾比,催化劑重復利用性等因素對實驗結(jié)果的影響。實驗結(jié)果表明,最佳條件為催化劑用量0.2 g,反應(yīng)時間5 h,酸醇摩爾比1:3,酯化率可達91.80％。此外,催化劑對其他酯的合成也有較高的催化活性,催化劑具有較強的穩(wěn)定性。
　　3.以ZrO2為載體,制備了ZrO2-Cs1H4PW10V2O40催化劑,利用IR、XRD、SEM等技術(shù)對催化劑進行表征,結(jié)果表明催化劑仍保持了固體雜多酸鹽的Keggin結(jié)構(gòu)。將催化

6、劑應(yīng)用于酯化反應(yīng)中,探討了催化劑催化酯合成的最佳條件。最佳條件為催化劑用量為反應(yīng)物質(zhì)量的2％,反應(yīng)時間5 h,酸醇摩爾比1:6,轉(zhuǎn)化率可達96.44％。催化劑對其他酯的合成有較高的催化活性,且催化劑穩(wěn)定性較好。
　　4.制備了對氨基苯磺酸修飾磷鎢酸,氨基磺酸修飾磷鎢酸,氨基甲磺酸修飾磷鎢酸,苯胺-2,5-二磺酸修飾磷鎢酸,1-萘胺-5磺酸修飾磷鎢酸五種含氨基有機磺酸鹽修飾雜多酸催化劑,利用FT-IR、XRD、SEM等技術(shù)對催化劑進

7、行表征,結(jié)果表明催化劑仍保持了固體雜多酸鹽的Keggin結(jié)構(gòu)。探討了催化劑催化酯合成的最佳條件,實驗結(jié)果表明最佳條件為催化劑用量為0.2 g,反應(yīng)時間6 h,酸醇摩爾比1:5,轉(zhuǎn)化率可達91.49％。催化劑對其他酯的合成也有較高的催化活性,且催化劑穩(wěn)定性較強。
　　5.制備了摩爾比為1:1,1:2,1:3系列的2-吡啶甲酸修飾的磷鎢酸(磷鉬酸)催化劑,并利用FT-IR、XRD、SEM、BET等技術(shù)對催化劑進行表征,結(jié)果表明催化劑仍