沸石分子篩催化苯酐法合成蒽醌反應(yīng)的研究.pdf

1、蒽醌(AQ)是重要的有機(jī)染料中間體，種類繁多，應(yīng)用廣泛，在有機(jī)染料行業(yè)中占有舉足輕重的地位。開發(fā)沸石分子篩固體酸催化劑代替?zhèn)鹘y(tǒng)的路易斯酸催化劑可以簡化蒽醌合成工藝，實現(xiàn)蒽醌的綠色合成，具有一定的應(yīng)用價值和現(xiàn)實意義。本文研究了四種H-型沸石分子篩在苯與苯酐合成蒽醌的酰基化反應(yīng)中的催化性能，優(yōu)選出較適宜的沸石分子篩HM-3，并在此基礎(chǔ)上進(jìn)行改性研究。利用吡啶紅外吸附光譜、NH3程序升溫脫附、X射線粉末衍射和BET吸脫附技術(shù)等方法對不同改性催

2、化劑進(jìn)行結(jié)構(gòu)和酸性表征，初步探討了不同改性催化劑結(jié)構(gòu)與性能的關(guān)系。 本文在液-固相間歇反應(yīng)條件下，采用HM-3沸石催化苯與苯酐的Friedel-Crafts酰化反應(yīng)合成蒽醌。采用氣相色譜技術(shù)對反應(yīng)產(chǎn)物進(jìn)行分析。考察了HM-3分子篩催化劑制備條件，并探討了苯與苯酐?；磻?yīng)的反應(yīng)溫度、反應(yīng)時間、反應(yīng)物配比、催化劑用量及攪拌速度對催化性能的影響，得出最適宜反應(yīng)條件：H交換次數(shù)為2次，H交換溫度為90℃，焙燒溫度為550℃；反應(yīng)溫度為2

3、50℃，反應(yīng)時間為5h，反應(yīng)物配比n(苯)n/(苯酐)為4/1，催化劑用量占反應(yīng)物中苯酐量的42.2％，攪拌速度為500r/min，在以上優(yōu)化條件下蒽醌最高產(chǎn)率為23.64％。同時，本文對分子篩催化苯酐法一步合成蒽醌反應(yīng)的催化機(jī)理進(jìn)行了初步探討，通過實驗結(jié)果和相關(guān)表征可知起催化作用的主要是分子篩的B酸位，L酸位具有協(xié)同作用。 本文采用了無機(jī)酸鹽、無機(jī)質(zhì)子酸、鋯系固體超強酸、氧化鈰、金屬鋁鹽對HM-3分子篩進(jìn)行改性，得到了以下結(jié)論

4、：(1)用(NH4)2SO4改性的最佳條件：濃度為0.75mol/L，改性溫度為90℃，焙燒溫度為550℃。改性分子篩催化劑性能優(yōu)于HM-3分子篩，目標(biāo)產(chǎn)物蒽醌的產(chǎn)率可達(dá)28.18％，蒽醌的選擇性為94.7％。(2)無機(jī)質(zhì)子酸改性的HM-3分子篩催化活性普遍降低，但對蒽醌選擇性影響不大。(3)鋯系固體超強酸改性HM-3分子篩的反應(yīng)活性和反應(yīng)選擇性均下降。(4)氧化鈰的改性雖然降低了HM-3分子篩的催化活性，但提高了蒽醌的選擇性，選擇性最