固載化AlCl-,3-催化合成二苯基甲烷.pdf

1、二苯基甲烷，通常用于香料工業(yè)，同時(shí)又是生產(chǎn)染料、醫(yī)藥的重要中間體。工業(yè)上二苯基甲烷合成方法是苯和芐基氯在Lewis酸催化劑作用下通過烷基化實(shí)現(xiàn)的，使用的催化劑有兩類：一類是鋁汞齊，另一類是均相ZnCl2。這些催化劑存在的問題是反應(yīng)操作復(fù)雜、具有腐蝕性、其產(chǎn)物選擇性不高，應(yīng)用日益受到限制。因此開發(fā)高選擇性、后處理簡(jiǎn)單的環(huán)境友好固體酸催化劑成為研究二苯基甲烷合成反應(yīng)的關(guān)鍵。 本工作選用固載化AlCl3催化劑用于苯和芐基氯烷基化反應(yīng)研

2、究，選取具有微孔、介孔和雙孔(介孔、大孔并存)結(jié)構(gòu)的γ-Al2O3為載體，采用兩步氣相法制備AlCl3/γ-Al2O3催化劑，考察了催化劑用量、苯/芐基氯摩爾比、反應(yīng)溫度、載體孔徑以及反應(yīng)時(shí)間等條件對(duì)催化性能的影響，并對(duì)固載化AlCl3催化劑反應(yīng)動(dòng)力學(xué)和擴(kuò)散動(dòng)力學(xué)進(jìn)行了研究。 固載化AlCl3催化劑中，AlCl3/γ-Al2O3(雙孔)的催化反應(yīng)活性最高，而AlCl3/γ-Al2O3(微孔)則具有更高的二苯基甲烷選擇性，即孔徑越

3、大催化反應(yīng)活性越高，而二苯基甲烷的選擇性則相應(yīng)越低。從產(chǎn)物收率角度看，AlCl3/γ-Al2O3(雙孔)最適宜做該反應(yīng)的催化劑，該催化劑在溫度303K，催化劑用量0.32g，苯/芐基氯摩爾比為10：1的反應(yīng)條件下，15min芐基氯即可完全轉(zhuǎn)化，二苯基甲烷選擇性達(dá)到83.3﹪，且可以重復(fù)使用4次。研究發(fā)現(xiàn)較高的催化劑用量、反應(yīng)溫度和較低的苯/芐基氯摩爾比，能促進(jìn)芐基氯自聚、二苯基甲烷二次烷基化反應(yīng)的發(fā)生，不利于提高二苯基甲烷的選擇性。

4、 同傳統(tǒng)的均相AlCl3催化劑相比，由于載體的擇型性和擴(kuò)散阻力的存在，固載化AlCl3催化劑上二苯基甲烷選擇性提高，芐基氯的消耗速率減小。在反應(yīng)動(dòng)力學(xué)和擴(kuò)散動(dòng)力學(xué)的研究中發(fā)現(xiàn)，傳統(tǒng)的均相AlCl3的反應(yīng)具有較低的反應(yīng)活化能，而在固載化AlCl3催化劑中，AlCl3/γ-Al2O3(雙孔)反應(yīng)活化能最低。對(duì)各催化劑的反應(yīng)內(nèi)擴(kuò)散系數(shù)的計(jì)算結(jié)果發(fā)現(xiàn)，載體孔徑對(duì)擴(kuò)散系數(shù)影響較大，隨著載體孔徑減小，催化劑上反應(yīng)的擴(kuò)散系數(shù)會(huì)顯著降低，即傳統(tǒng)均相