Dawson型雜多化合物催化甲苯液相氧化制苯甲醛的研究.pdf

1、苯甲醛是工業(yè)上最重要的芳香醛，工業(yè)上常采用甲苯側(cè)鏈氯化法制備苯甲醛，但該法需要消耗大量的氯氣，造成環(huán)境污染并對(duì)設(shè)備腐蝕嚴(yán)重。隨著全球?qū)Νh(huán)境保護(hù)的日益重視，雜多化合物因其催化活性高，反應(yīng)條件溫和，不腐蝕設(shè)備等優(yōu)點(diǎn)受到催化和材料化學(xué)方面廣泛關(guān)注，開(kāi)展雜多化合物在工業(yè)催化、環(huán)境保護(hù)及節(jié)能等方面的開(kāi)發(fā)與研究都具有重要的科研價(jià)值和工業(yè)意義。
　　 本文以甲苯為原料，研究Dawson型雜多酸釹鹽催化合成苯甲醛，推測(cè)其反應(yīng)機(jī)理，主要內(nèi)容如下：

2、
　　 1、Dawson型雜多酸釹鹽催化氧化甲苯制苯甲醛
　　 以雙氧水為氧化劑，Dawson型雜多酸稀土(釹)鹽Nd3P2Mo15V3O62為催化劑，進(jìn)行了甲苯氧化制備苯甲醛的反應(yīng)研究。并用紅外光譜分析、X射線衍射的方法對(duì)催化劑進(jìn)行了表征；由于釹和釩的協(xié)同作用，催化劑表現(xiàn)出高的活性。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，在甲苯23.5mmol，溶劑乙腈10ml，催化劑用量0.1mmol、w(H2O2)=50％的H2O2用量0.4mol、90℃

3、下反應(yīng)7h時(shí)，甲苯的轉(zhuǎn)化率達(dá)90.1%，苯甲醛的選擇性為51.0%，雙氧水的轉(zhuǎn)化率為89.0%，雙氧水的有效利用率43.1%。并對(duì)甲苯氧化反應(yīng)機(jī)理進(jìn)行了初步的探討。
　　 2、凹凸棒負(fù)載雜多酸釹鹽催化甲苯制備苯甲醛
　　 用3-氨丙基三乙氧基硅烷(APTES)對(duì)凹凸棒石(Pa)進(jìn)行硅烷化改性，制備了硅烷化凹凸棒石(PaAPTES)，以PaAPTES為載體，通過(guò)化學(xué)鍵合接枝雜多酸鹽Nd3P2Mo15V3O62的方法，制得了

4、容易分離，可回收的固載型雜多酸催化劑Nd3P2Mo15V3O62/PaAPTES，用紅外光譜分析、X射線衍射和BET對(duì)催化劑進(jìn)行了表征，并且通過(guò)紫外分光光度法測(cè)定了該催化劑的溶脫率。進(jìn)行了甲苯氧化制備苯甲醛的反應(yīng)研究，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，在甲苯25mmol，溶劑乙腈10ml，催化劑用量0.4g、w(H2O2)=50%的H2O2用量0.4mol、90℃下反應(yīng)8h時(shí)，甲苯的轉(zhuǎn)化率為23.4%，苯甲醛選擇性為70.7%，硅烷化的催化劑回收后可重復(fù)利

5、用且催化活性沒(méi)有明顯降低。
　　 3、Dawson型雜多酸釹鹽催化氧化甲苯制苯甲醛動(dòng)力學(xué)研究
　　 考察了甲苯用量、Nd3P2Mo15V3O62用量、過(guò)氧化氫用量以及溫度對(duì)反應(yīng)速率的影響。通過(guò)對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)擬合，與Nd3P2Mo15V3O62催化氧化甲苯制苯甲醛反應(yīng)機(jī)理的簡(jiǎn)化假設(shè)模型對(duì)比，得到相應(yīng)反應(yīng)的表觀動(dòng)力學(xué)方程。結(jié)果表明，甲苯、過(guò)氧化氫濃度均對(duì)該反應(yīng)呈現(xiàn)為表觀一級(jí)反應(yīng)，催化劑濃度對(duì)該反應(yīng)呈現(xiàn)為表觀二級(jí)反應(yīng)，反應(yīng)活化能E