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苯酚是一种比较重要的工业中间体,苯直接羟基化法制备苯酚,以其工艺简单的优点引起人们的关注。苯在过氧化氢氧化下制备苯酚的工艺,具有原料易得、污染小的优点,适合现代工业绿色环保的特点。
首先制备了H3PMo9V3O40杂多酸与MCM-41介孔分子筛,将H3PMo9V3O40杂多酸负载于介孔分子筛MCM-41上制备该反应的催化剂,通过实验测定苯酚的产率,优化了催化剂的制备条件,并研究催化剂的活性。使用XRD、IR、SEM和TG/DTG对使用前后的催化剂进行表征,对催化剂的活性和稳定性以及催化剂失活的原因进行分析。通过研究发现,H3PMo9V3O40/MCM-41催化剂具有较好的催化效果,苯酚的产率可以达到33.51%,但是催化剂的重复使用率低,分析其原因可能是H3PMo9V3O40具有较大的水溶性,负载后的催化剂在反应过程中活性组分H3PMo9V3O40易溶脱,导致催化剂的稳定性差,重复使用率低。
另外,常温下合成的介孔分子筛MCM-41孔壁较薄,分子筛长程有序度不高,导致介孔分子筛的水热稳定性较差,影响了负载催化剂的重复使用率。使用混合模板剂制备的介孔分子筛具有较好的孔道分布,提高了分子筛的长程有序度,增加了分子筛的孔壁厚度,提高了分子筛的水热稳定性。
使用铯对负载后的催化剂进行改性,降低H3PMo9V3O40的水溶性,提高催化剂的稳定性。将制备的H3PMo9V3O40/MCM-41(双)催化剂于碳酸铯的甲醇溶液中浸泡2h,过滤,然后将催化剂烘干,于300℃活化3h。通过实验测定苯酚的收率,优化了反应条件,并研究催化剂的活性。使用XRD、R、SEM和TG/DTG对使用前后的Cs2.5H0.5PMo9V3O40/MCM-41(双)催化剂进行表征,对催化剂的活性、催化剂的稳定性进行分析。通过研究发现,Cs2.5H0.5PMo9V3O40/MCM-41(双)催化剂具有较好的催化性能,苯酚的收率可达到34.10%,而且催化剂的重复使用率高,这可能是因为Cs2.5H0.5PMo9V3O40是不溶于水的,在极性的反应体系水中,催化剂的活性成分不易溶脱,提高了催化剂的稳定性,Cs2.5H0.5PMo9V3O40/MCM-41(双)催化剂具有杂多酸的强酸性、强氧化性,又具有介孔分子筛的介孔结构,使得该催化剂具有很好的应用潜力。