添加聚乙二醇对Beta分子筛合成及催化傅克酰基化反应性能的影响
芳香酮化合物是重要的化工中间体，在农药、医药、香料等领域应用广泛。以AlCl3等均相Lewis酸为催化剂的傅克酰基化反应(Friedel-Crafts acylation,FCA）是生产芳香酮的主要方法，但该法存在催化剂消耗量大、回收利用困难、易造成环境危害大等问题。为解决上述问题，研究人员围绕环境友好的固体酸催化剂开展了大量工作，并取得了显著进展。其中，Beta分子筛是一类性能较为优异的固体酸催化剂，被成功用于苯甲醚或邻苯二甲醚和酸酐的FCA工艺中。然而，Beta分子筛的合成周期普遍较长，且存在对取代基较多的芳烃活化能力差、失活速度快等问题。因此，如何能找到简单有效的合成方法，获得性能更加优异的Beta分子筛FCA催化剂具有重要意义。 本文主要采用在分子筛合成体系中引入聚乙二醇（PEG）添加剂和调变晶化历程等方式，对分子筛的合成工艺条件进行了优化，合成出具有不同晶粒大小的Beta分子筛。通过多种表征技术对分子筛的结构、形貌及酸性进行了研究，并考察了其在傅克酰基化反应中的催化性能。主要研究内容和结果如下： 1.采用水热晶化法，通过在合成体系中添加适量PEG，制备出系列小晶粒Beta分子筛。考察了PEG添加量、晶化时间等参数对分子筛晶化过程的影响。结果表明，引入少量PEG能够合成出粒径较小的Beta分子筛（200-300nm）；随着PEG添加量的逐渐增加，分子筛晶粒尺寸有所增大（可达600nm左右），但依然小于未引入添加剂所得的Beta分子筛。所制备的小晶粒Beta分子筛对邻苯二甲醚与乙酸酐酰基化合成3,4-二甲氧基苯乙酮反应表现出很高的催化活性和选择性，性能明显优于常规方法合成的Beta分子筛。分子筛晶粒尺寸的减小能够使反应物分子更容易接触到分子筛的酸性位点，继而提高了催化剂的活性。反应后的催化剂通过高温焙烧处理可以基本恢复催化活性，可多次循环使用，表现出良好的循环性和再生性。 2.通过在合成体系中引入PEG添加剂，并结合干胶转化-水蒸气辅助晶化的的方式，制备出系列Beta分子筛。调整PEG的添加量会影响分子筛的晶化速度和晶粒大小。引入适量的添加剂并结合干胶-水蒸气处理，能够有效缩短Beta分子筛的晶化时间，能够在12–48h内完成分子筛的晶化，且具有很高的结晶度和更小的晶粒尺寸（100nm以下）。催化反应评价结果表明：该法制备得Beta分子筛催化剂对邻苯二甲醚与乙酸酐的酰基化反应表现出更加优异的催化活性，分子筛尺寸的降低，使催化剂的比表面积增大，可接触的酸性位点增加，继而有效提高了FCA反应的催化活性。
Beta分子筛;聚乙二醇;傅克酰基化反应;催化性能
吉林大学
硕士
物理化学
贾明君;张钰
2020
中文
TQ426.7
2020-09-27（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）