萘的異丙基化反應(yīng)中負(fù)載雜多酸催化劑研究.pdf

1、采用過(guò)量浸漬法,將具有Keggin結(jié)構(gòu)的磷鎢雜多酸(PW)分別負(fù)載于γ-Al <,2>O<,3>,活性炭(C),脫鋁超穩(wěn)態(tài)Y型分子篩(USY)和沸石分子篩MCM-41等載體,制備了一系列不同負(fù)載量的PW/γ-Al<,2>O<,3>、PW/C、PW/USY以及PW/MCM-41催化劑,用XRD、液N<,2>吸附、IR、熱分析和NH<,3>-TPD等手段對(duì)這些負(fù)載型催化劑的比表面積、孔結(jié)構(gòu)、熱穩(wěn)定性和酸性等物化性質(zhì)進(jìn)行了表征;在萘與異丙醇的

2、烷基化反應(yīng)中考察它們的催化性能,揭示了催化劑的物化性質(zhì)與其活性和選擇性的關(guān)系.對(duì)于PW/γ-Al<,2>O<,3>系列催化劑來(lái)說(shuō),隨著PW負(fù)載量的增加,催化劑酸性質(zhì)隨之改變,負(fù)載量達(dá)到40﹪時(shí)PW仍然高度分散于γ-Al<,2>O<,3>表面,40﹪PW/γ-Al<,2>O<,3>保持了較高的比表面積,具有最大酸量.該類催化劑在萘的異丙基化反應(yīng)中的結(jié)果表明,適宜的PW負(fù)載量為40﹪,催化劑活化溫度300℃,反應(yīng)溫度200℃,此時(shí)萘最高轉(zhuǎn)化

3、率71.7﹪,β,β′位異丙基化的選擇性82.7﹪.低負(fù)載量有利于2,6-DIPN的生成.PW/C系列催化劑隨著PW負(fù)載量的增加,催化劑的酸量逐漸增加,PW負(fù)載質(zhì)量分?jǐn)?shù)達(dá)到30﹪時(shí)仍然高度分散于活性炭表面,相對(duì)于活性炭707m<'2>.g<'-1>的比表面積,30﹪PW/C的比表面積仍然達(dá)到367m<'2>.g<'-1>,并且具有最大的酸量,吡啶吸附的紅外光譜數(shù)據(jù)說(shuō)明,PW/C系列催化劑的酸性來(lái)源于磷鎢酸的貢獻(xiàn),表現(xiàn)為Bronsted(

4、B)酸,沒(méi)有發(fā)現(xiàn)Lewis(L)酸.該類催化劑在萘的異丙基化反應(yīng)結(jié)果顯示,適宜的PW負(fù)載量為30﹪,催化劑最佳活化溫度300℃,160℃反應(yīng)溫度下,反應(yīng)達(dá)到平衡的時(shí)間為150min,該催化劑在360min后萘的轉(zhuǎn)化率接近100﹪,β,β′位異丙基化選擇性較高.催化劑表征結(jié)果顯示,脫鋁降低了USY的結(jié)晶度,脫鋁程度越深,結(jié)晶度越低,過(guò)度脫鋁USY晶體結(jié)構(gòu)坍塌,呈現(xiàn)出無(wú)定形狀態(tài).適當(dāng)程度的水蒸氣脫鋁有利于USY比表面積的提高,USY的孔徑分

5、布趨于規(guī)則,同時(shí)增強(qiáng)了沸石的熱穩(wěn)定性.500℃水蒸氣脫鋁(USYO)催化劑具有最大酸量,對(duì)應(yīng)的硅鋁比為10.5,脫鋁程度的加深和減弱,催化劑的酸量都表現(xiàn)為降低.相對(duì)于USYO用0.5moL·L<'-1>鹽酸脫鋁處理后的Y沸石(USYl)載體來(lái)說(shuō),負(fù)載PW的催化劑10﹪PW/USYl的孔徑有所收縮,催化劑的酸量并沒(méi)有增加.USYO的最佳反應(yīng)條件是550℃下活化,160℃反應(yīng)溫度.萘的異丙基化活性與催化劑適當(dāng)強(qiáng)度的酸量成對(duì)應(yīng)關(guān)系,USYO酸