探索萘的异丙基化反应中负载杂多酸催化剂研究

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1、南京工业大学硕士学位论文萘的异丙基化反应中负载杂多酸催化剂研究姓名：于清跃申请学位级别：硕士专业：化学工程指导教师：武文良20040420南京I：业大学硕士学位论文摘要采用过量浸渍法，将具有Keggin结构的磷钨杂多酸(PW)分别负载于Y—A1：0。。活性炭(c)，脱铝超稳态Y型分子筛(USY)和沸石分子筛MCM-41等载体，制备了一系列不同负载量的PW／7一A1203、PW／C、PW／USY以及PW／MCM一41催化剂，用XRD、液Nz吸附、IR、热分析和NH，一TPD等手段对这些负载型催化剂

2、的比表面积、孔结构、热稳定性和酸性等物化性质进行了表征；在萘与异丙醇的烷基化反应中考察它们的催化性能，揭示了催化剂的物化性质与其活性和选择性的关系。对于PW／Y—A1z0。系列催化剂来说，随着Pw负载量的增加，催化剂酸性质随之改变，负载量达到40％时Pw仍然高度分散于y—A1：0。表面，40％PW／Y柏l舢。保持了较高的比表面积，具有最大酸量。该类催化剂在萘的异丙基化反应中的结果表明，适宜的Pw负载量为40％。催化剂活化温度300℃，反应温度200℃，此时萘最高转化率71．7％，B，0’位异丙基

3、化的选择性82．7％。低负载量有利于2，6一DIPN的生成。PW／C系列催化剂随着Pw负载量的增加，催化荆的酸量逐渐增加，Pw负载质量分数达到30％时仍然高度分散于活性炭表面，相对于活性炭707m2．911的比表面积，30％PW／C的比表面积仍然达到367m2．g一，并且具有最大的酸量，吡啶吸附的红外光谱数据说明，PW／C系列催化剂的酸性来源于磷钨酸的贡献，表现为BrSnsted(B)酸，没有发现Levis(L)酸。该类催化剂在萘的异丙基化反应结果显示，适宜的Pw负载量为30％，催化剂最佳活化温

4、度300℃，160℃反应温度下，反应达到平衡的时间为150min，该催化剂在360min后萘的转化率接近100％，B，B’位异丙基化选择性较高。催化剂表征结果显示，脱铝降低了USY的结晶度．脱铝程度越深，结晶度越低，过度脱铝USY晶体结构坍塌，呈现出无定形状态。适当程度的水蒸气脱铝有利于USY比表面积的提高，USY的孔径分布趋于规则，同时增强了沸石的热稳定性。500℃水蒸气脱铝(USYO)催化剂具有最大酸量，对应的硅铝比为lO．5，脱铝程度的加深和减弱，催化剂的酸量都表现为降低。相对于USYO用

5、0．5moL·L‘1盐酸脱铝处理后的Y沸石(USYl)载体来说，负载Pw的催化剂10％Pw／UsYl的孔径有所收缩，催化剂的酸量并没有增加。USYO的最佳反应条件是550℃下活化，160℃反应温度。萘的异丙基化活性与催化剂适当强度的酸量成对应关系，USYO酸量大，萘的初始反应速度快，转化率高达92．3％，该催化剂异丙基化性能具有接近100％的B位选择性和90％左右的9，B’位选择性，反应四次后萘的转化率仍在70％以上。f用沸石分子筛MCM．41作为载体，饱和吸附与过量浸溃制备的负载PW催化摘要剂

6、显示了不同的物相特征，饱和吸附的系列催化剂具有相同的XRD衍射峰，并且与MCM．41特征衍射峰一致，而过量浸渍得到的催化剂在磷钨酸负载量超过30％时，PW开始在MCM．41表面聚集形成结晶。MCM．41具有841m2·91的比表面积，30％PW／MCM一41的比表面积达到439m2·g～，并且具有最大的弱酸酸量。PW负载量进一步提高，催化剂总酸量增加，但是弱酸酸量降低。最佳反应条件为：活化温度300℃，反应温度200℃，反应达到最高转化率的时问150min，萘转化率在80％左右。B，B’位异丙基

7、化的选择性为80％。催化剂的孔结构和酸性质是影响其活性和选择性的重要因素，酸量大，酸性强，并且具有较大孔径的催化剂表现出更高的催化活性和B位以及B，B’位的选择性，但对2，6-二异丙基萘(2，6-DIPN)的择形选择性差。催化剂活性的下降可以归结于二个原因，一是结炭作用导致催化剂活性中心密度降低，二是由于极性反应物异丙醇与产物水的存在，致使部分Pw在反应过程中溶脱。催化剂活性中心数量降低。卜产／关键词：7-A1203，活性炭，脱铝USY，MCM,-41，磷钨酸-萘的异丙基化II南京一：业火学硕士

8、学位论文AbstractSupposedheteropolyacidcatalysts，suchas12一tungstophosphoricacid(PW)／丫一A1203，PW／activedcarbon(C)，PW／dealuminatedUSYandPW／MCM．41．werepreparedbyimpregnationatroomtemperature．TheirphysicochemicalpropertiessuchasthedispersionofPWonthesupport，sp