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文檔簡介
1、苯酚是一種重要的有機(jī)化工原料中間體,主要用于制造酚醛樹脂,雙酚A及酚醛樹脂,另外在合成纖維,農(nóng)藥,醫(yī)藥,香料以及染料等方面也具有重要用途,其稀溶液還可直接用作防腐劑和消毒劑[1-2]。
二戰(zhàn)之前,苯酚主要是從煤焦油中提取得到。隨著其市場需求量的增加,開始利用化學(xué)方法合成苯酚。苯酚的合成方法主要有:氯苯法、苯磺酸鹽堿熔法、異丙苯法、甲苯氧化法、苯直接氧化法等。目前,世界上苯酚主要是通過異丙苯法制備,但方法存在步驟多、工藝過程復(fù)雜
2、以及環(huán)境污染嚴(yán)重等缺點(diǎn),隨著綠色化學(xué)觀念的深入,由苯一步法制備苯酚因具有工藝簡單、反應(yīng)條件溫和、收率高、環(huán)境污染小等特點(diǎn),引起了研究者的廣泛關(guān)注。
尋找活性高且經(jīng)濟(jì)的催化劑是苯直接氧化制取苯酚的關(guān)鍵,近年來,一些氧化物(尤其是含釩氧化物)、分子篩、雜多酸等作為催化劑用于苯的直接羥基化反應(yīng)取得了不同程度的進(jìn)展。雜多酸催化劑具有具有環(huán)境友好、催化活性高、對設(shè)備腐蝕性小、選擇性高、可重復(fù)使用等特點(diǎn),特別是含釩雜多酸系列,作為一種新型
3、高效的氧化型催化劑受到高度重視。
我們采用乙醚反萃取的方法合成了系列雜多酸(鹽)催化劑,并利用掃描電鏡(SEM)、X-射線粉末衍射(XRD)、紅外(FT-IR)、熱重(TG)以及ICP-AES等對催化劑的結(jié)構(gòu)進(jìn)行了表征和測定。在苯的羥基化反應(yīng)中,以H2O2為氧化劑,雜多酸為催化劑,對反應(yīng)條件如催化劑用量、反應(yīng)時間、雙氧水用量、反應(yīng)溶劑等進(jìn)行了優(yōu)化。
主要的工作有:
1.采用乙醚反萃取方法制備磷鉬釩酸催化劑H
4、3+nPMo12-nVnO40(n=0~5),并利用X-射線粉末衍射(XRD)、紅外(FT-IR)、掃描電鏡(SEM)以及等離子體原子發(fā)射光譜法(ICP-AES)等對催化劑進(jìn)行表征,評價了催化劑催化苯羥基化反應(yīng)的反應(yīng)活性。結(jié)果表明,磷鉬釩酸具有典型的Keggin結(jié)構(gòu)。探討了釩原子取代數(shù)目,反應(yīng)時間,催化劑用量,雙氧水用量,反應(yīng)溶劑等因素對苯酚收率的影響。最佳條件為釩原子取代數(shù)為4時,反應(yīng)時間為8h,催化劑用量與反應(yīng)物質(zhì)量的摩爾比為1:9
5、3,雙氧水與苯的摩爾比為3:1,最佳的反應(yīng)溶劑為乙酸或乙腈。此時,苯酚產(chǎn)率為28.4%。
2.首先利用乙醚反萃取法制備催化劑H7PMo8V4O40,通過改變反荷離子來調(diào)變催化劑的催化活性,并利用X射線粉末衍射(XRD)、紅外(FT-IR)以及掃描電鏡(SEM)等對催化劑進(jìn)行表征,結(jié)果表明雜多酸鹽催化劑仍具有典型的Keggin結(jié)構(gòu)峰。并以H2O2為氧化劑,催化苯直接羥基化,對催化劑的催化活性進(jìn)行了初步評價,并探討了催化劑用量、反
6、應(yīng)時間、H2O2用量、反應(yīng)溶劑、催化劑的重復(fù)使用性等對反應(yīng)結(jié)果的影響。
3.采用醚化法制備了硅鉬釩酸及硅鉬釩酸銫鹽催化劑,并利用X射線粉末衍射(XRD)、紅外(FT-IR)以及掃描電鏡(SEM)、等對催化劑進(jìn)行表征,結(jié)果表明硅鉬釩酸(鹽)催化劑仍保持了Keggin結(jié)構(gòu)。以H2O2為氧化劑,探討了催化劑催化苯羥基化反應(yīng)的最佳條件和催化劑的重復(fù)使用對反應(yīng)結(jié)果的影響。在催化苯直接羥基化反應(yīng)后,催化劑的Keggin結(jié)構(gòu)也沒有被破壞,催
7、化劑重復(fù)使用性較好,易分離回收,且催化劑穩(wěn)定性好。
4.制備了Dawson結(jié)構(gòu)的磷鉬釩酸催化劑,SiO2負(fù)載的磷鉬釩酸催化劑、三乙胺-磷鉬釩酸催化劑、磷鉬釩酸銫鹽催化劑,并利用X射線粉末衍射(XRD)、紅外(FT-IR)以及掃描電鏡(SEM)等對催化劑進(jìn)行表征。探討了催化劑催化苯羥基化反應(yīng)的最佳條件,實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明最佳條件為催化劑磷鉬釩酸銫鹽用量為0.15 g,反應(yīng)時間8 h,雙氧水與苯的最佳摩爾比為3.5:1,最佳溶劑為乙腈,
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