实验三酸值测定

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1、实验题目：Al-MCM-41介孔分子筛制备及催化合成乙酸正丁酯（学时数16）[实验目的]1、掌握水热法合成介孔分子筛的方法。2、掌握Al-MCM-41介孔分子筛的合成原理。3、掌握乙酸正丁酯的合成方法4、掌握分子筛催化作用原理[实验原理]目前合成介孔分子筛主要采用水热合成法。用表面活性剂做模板剂，并与酸或碱水配成溶液，加入反应物前体，表面活性剂在溶液中形成胶束，胶束再排列形成胶棒，胶棒进而堆积成液晶相，同时硅酸或硅酸铝也围绕在棒状结构周围，高温或常温下反应，形成沉淀，经晶化、洗涤、过滤后，煅烧或化学方法除去有机物得

2、到介孔分子筛。水热合成的一般过程：生成比较柔顺、松散的表面活性剂和无机物种的复合产物；水热处理提高无机物种的缩聚程度，提高复合产物结构的稳定性；焙烧或溶剂抽提除掉复合产物中的表面活性剂后得到类似液晶结构的无机多孔骨架，即介孔分子筛。Al-MCM-41介孔分子筛作为固体酸催化剂，具有酸催化反应的特点，同时分子筛具有脱水的性能，吸附反应过程中产生的水，提高转化率。[仪器与药品]仪器：恒温水浴锅、三口烧瓶（250mL）、温度计、电动搅拌装置、电子天平、量筒（50mL）、圆底烧瓶、温度计及套管、冷凝管、分液漏斗、蒸馏头、接

3、引管、减压抽滤装置、干燥箱、马弗炉、坩埚等。药品：正硅酸乙酯（TEOS）、乙二胺、铝酸钠、十六烷基三甲基溴化铵（CTAB）、冰醋酸、正丁醇、分子筛催化剂、10%碳酸钠、无水硫酸镁、蒸馏水。[实验内容]1、Al-MCM-41介孔分子筛得制备采用十六烷基三甲基溴化铵为模板剂，正硅酸乙酯为硅源，一定的反应时间内形成沉淀，再高温煅烧除去模板剂，即得白色粉末状Al-MCM-41介孔分子筛晶。（1）称量2.2g十六烷基三甲基溴化铵和0.1g铝酸钠加入三口烧瓶。（2）加入110mL水，使十六烷基三甲基溴化铵和铝酸钠完全溶解，再加

4、12mL乙二胺和11.2mL正硅酸乙酯。（3）快速搅拌，温度控制在40℃，反应4h，反应结束后，冷却到室温，过滤洗涤至pH=7。（4）将产品于100℃干燥1h，再放入马弗炉中于540℃煅烧6h，即得产品。2、Al-MCM-41介孔分子筛催化合成乙酸正丁酯（1）合成粗产物在干燥的三口烧瓶中加入23mL正丁醇和14.4mL冰醋酸，混合均匀。加入1.8g分子筛催化剂，充分振摇，加热回流下反应6h。反应开始后，每隔1h时间间隔从三口烧瓶中取样，然后测出酸值。（2）滤出催化剂减压过滤，将催化剂滤出，洗涤、干燥、焙烧，备用（3

5、）洗涤滤液待反应混合物冷却后，倒入分液漏斗中，用10mL水洗两次，静止分层，分去水层。再用10mL10%Na2CO3溶液洗涤，缓慢振荡分液漏斗数次，并随时放出CO2气体。当振荡至无CO2产生时，静止分去下层水层后，产品再用30mL水洗涤有机层，分去水层。最后将有机层倒入一个干燥的100mL锥形瓶中，加入无水可硫酸镁干燥。（4）蒸馏纯制产品将干燥后的乙酸正丁酯放入烧瓶中，常压蒸馏，收集沸点(120～126℃)的馏分于一个已称重的干燥三角瓶中。（5）称出产品质量，计算产率。[结果讨论]1、查阅文献和有关资料，说明用什么

6、方法对Al-MCM-41介孔分子筛进行表征观察晶相与晶貌。2、请同学论述一下Al-MCM-41介孔分子筛的主要性质和用途。3、本实验用Al-MCM-41为催化剂催化合成乙酸正丁酯。考察酸醇比、催化剂用量、反应时间等因素对酯化反应的影响。（1）酸醇比的确定取冰乙酸14.4mL，正丁醇的加入量改变，即n冰乙酸:n正丁醇=1:08、1:1、1:1.2、1:1.5进行酯化反应，反应时间为5h，每隔1h测其酯化率。（2）催化剂用量的确定固定酸醇比为1:1，取催化剂质量分数为1%、3%、5%、7%进行酯化反应，反应时间为5h，

7、每隔1h测其酯化率。（3）反应时间的确定固定酸醇比为1:1，催化剂用量为1.8g，进行酯化反应，每间隔1h测其酯化率，观察其变化，确定最终反应时间。3、Al-MCM-41介孔分子筛的表征（1）Al-MCM-41（干燥后，未焙烧的样品）的热重分析热重分析技术可以测量样品质量随温度的变化情况，一般能够反映样品在加热的过程中，失水情况、分子筛有机模板剂的脱除情况和介孔分子筛的热稳定性。实验采用美国PE公司DiamondTG/DTA型差热/热重综合分析仪记录样品的热失重和差热曲线，升温速率15℃/min，氮气流为载气，Al

8、2O3作参比，在0℃~900℃温度范围内测定样品的TG/DTG曲线。（2）Al-MCM-41的X-射线衍射(XRD)分析X-射线衍射(XRD)方法可以对分子筛晶体进行物相分析，是测定分子筛结构及其他性质最有效的工具。实验采用D/max-ⅢC型X-射线衍射仪测定分子筛的晶体结构。实验操作条件为CuKα靶、40kV、100mA，记录分子筛0°~10°之间的小角度