杂多酸(盐)作为反应的催化剂

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1、齐齐哈尔大学毕业设计（论文）用纸第1章绪论杂多酸（盐）作为反应的催化剂，具有反应条件温和，催化剂用量少，催化活性和选择性高等优点，已引起人们的广泛关注。80年代以来，每年都有大量的文献报道有关这方面的研究结果。仅就杂多酸（盐）催化剂的催化应用过程来看[1]，已经从均相体系的液相催化反应发展到固体酸催化剂、层柱型催化剂和其它负载型催化剂的多相催化体系。迄今为止，应用杂多酸催化剂实现工业化生产已有8种化工过程。这些工业化生产表明，杂多酸（盐）作为工业催化剂有着广阔的应用前景。乙酸正戊酯[2]是一种无色透明的液体，有香味，易然。熔点：-70℃，沸点：148℃,nD20=1

2、.4032。微溶于水，溶于乙醇、乙醚和苯等有机溶剂。可用作喷漆的溶剂和稀释剂，也用作香料和化妆品的原料以及木材粘合剂的溶剂。传统的酯化反应通常用浓硫酸作催化剂，虽然反应时间较短，但由于有氧化、炭化、磺化和异构化等副反应发生，导致反应收率下降，产品质量差，反应后处理工艺复杂，而且硫酸对反应设备腐蚀严重，易造成环境污染，因此，近年来人们一直在寻求更优良的催化剂来代替硫酸，已发现硫磺树脂、固体超酸、杂多酸以及过渡金属硫酸盐等可作为酯化反应的优良催化剂。对于合成乙酸正戊酯来说，未见用杂多酸（盐）作催化剂合成乙酸正戊酯的报道。本文将探讨用杂多酸（盐）作催化剂合成乙酸正戊酯，在

3、催化剂种类及用量、反应时间、原料配比等诸多方面进行反复正交实验，得到较好效果。实验结果表明，杂多酸（盐）是酯化反应的优良催化剂，催化活性高，不腐蚀设备，无污染，催化剂可以重复使用而且杂多酸无毒。第2章实验部分9齐齐哈尔大学毕业设计（论文）用纸2.1试剂与仪器2.1.1试剂所用试剂均为分析纯。2.1.2仪器pHS-P2型酸度计上海大众分析仪器厂甘汞电极232C型江苏姜堰市华扬水准仪器厂玻璃电极231型上海伟业仪器厂阿贝折光仪NZS型上海光学仪器厂红外光谱仪Nicolet[150]X型美国PE公司电热恒温水浴锅SSY4型北京泰可仪器有限公司磁力加热搅拌器78-1型杭州仪

4、表电机厂调温电热器江苏通州市申通电热器厂光学读数分析天平TG型湘仪天平仪器厂回流冷凝装置一套蒸馏装置一套温度计三颈漏斗2.2催化剂的合成2.2.1杂多酸的合成以传统的酸化-醚化法合成具有Keggin结构的钨磷（H3PW12O40·19H2O)、钨硅（H4SiW12O40·23H2O)、钼硅（H4SiMo12O40·21H2O）三种杂多酸[3,4]。2.2.2杂多酸钾盐的合成按文献[5]法精确称取6g钨磷杂多酸溶于20ml去离子水中，在搅拌的情况下徐徐加入化学计量的固体氯化钾，充分搅拌，加热至80℃，保温2小时至溶液蒸干，于100℃烘干2小时，制成固体杂多酸钾盐[6]

5、。经红外光谱检测。2.2.3杂多酸钾盐pH滴定精确称取0.1g杂多酸盐于10ml蒸馏水中搅拌，使之分散均匀，并在剧烈搅拌下，缓慢滴加浓度为0.0943mol·L-1的氢氧化钠溶液，待以pH9齐齐哈尔大学毕业设计（论文）用纸计测定的溶液pH值稳定再继续滴定。2.3酯化反应反应器为一洁净、干燥的50ml三颈烧瓶，瓶口分别安装温度计和分水器，分水器上安装回流冷凝管。向其中加入一定量的冰乙酸、正戊醇和催化剂，摇匀后测其酸值。然后通回流冷凝水，加热，回流，分水，在分水过程中保持分水器中水层液面低于有机层液面0.5mm以使有机层能返回反应器中，使反应充分[7]。一定时间后，停止

6、加热，冷至室温，将有机层倒回反应器中，测其酸值，用来确定酯化率。酯化率=（反应起始酸值-反应结束酸值）/反应起始酸值×100%2.4水洗（1）反应结束后，将反应器中溶液倒入一分液漏斗，少量水洗三颈烧瓶也倒入分液漏斗中，摇匀，静置，分液去水层，目的是除去极易溶于水的杂多酸（盐）催化剂及冰乙酸。（2）将有机层从分液漏斗上口倒入一锥形瓶中，加入一定量的饱和碳酸钠溶液，直至不再有二氧化碳气体生成，目的是除去未反应的酸。将混合液再次转入分液漏斗中，分去水层。有机层用一定量的食盐水洗涤，然后再用饱和氯化钙溶液洗涤，目的是除去未反应的醇。最后用蒸馏水洗两次，分液。弃去水层，有机层

7、自分液漏斗上口倒入一干燥的锥形瓶中用无水硫酸镁干燥。2.5再蒸馏将干燥后的有机层倒入一干燥的三颈烧瓶中，蒸馏，收集147-148℃馏分即得产品乙酸正戊酯。2.6催化剂回收将2.4（1）中分出的水层蒸去水分，高温活化即可重复使用。第3章结果与讨论3.1固体杂多酸钾盐的表征9齐齐哈尔大学毕业设计（论文）用纸良好的固体杂多酸催化剂应具有较高的酸强度我们合成的一系列钨磷酸钾盐(KxH3-xPW12O40·nH2Ox=1,2,3)均为固体，Keggin结构的杂多酸盐有4个特征吸收峰：1080.70cm-1为X-Oa键反对称伸缩振动；983.20cm-1为M=Od的反对称伸