介孔分子筛Al-MCM-41接枝有机锡化合物的合成及表征

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分别以Al-MCM-41(n(Si):n(Al)=30:1)(AlM)和硅烷化Al-MCM-41(n(Si):n(Al)=30:1)(SiAlM)为原料,与三丁基氯化锡、三甲基氯化锡进行接枝反应,得到四种反应产物,分别为:Al-MCM-41接枝三丁基氯化锡(SnTBAlM),硅烷化Al-MCM-41接枝三丁基氯化锡(SnTBSiAlM),Al-MCM-41接枝三甲基氯化锡(SnTMAlM),硅烷化Al-MCM-41接枝三甲基氯化锡(SnTMSiAlM)。采用X射线能谱分析(EDS)、电感耦合等离子体质谱分析(ICP-MS)、元素分析、红外光谱(FTIR)、N2吸附-脱附、NH3程序升温脱附(NH3-TPD)、小角度X射线衍射分析(XRD)、热重分析(TG)、透射电镜(TEM)、扫描电镜(SEM)等方法对所得样品的组成、结构和性质进行了表征。ICP及有机元素分析表明,SnTBAlM和SnTBSiAlM三丁基锡接枝率(w%)分别为6.46%和6.79%,且接枝后的样品仍然具有六方介孔结构特征,且粒子排布较规则,成蠕虫状结构。SnTBAlM的比表面积、孔容、孔径、TPD酸量分别为1202 m2/g,0.7490 mL/g,2.492 nm,1.4889 mmol/g;SnTBSiAlM的比表面积、孔容、孔径、TPD酸量分别为1037 m2/g,0.6916 mL/g,2.668 nm,3.0565 mmol/g。ICP及有机元素分析表明,SnTMAlM和SnTMSiAlM三甲基锡接枝率(w%)分别为10.44和7.21,且接枝后的样品仍然具有六方介孔结构特征,且粒子排布较规则,成蠕虫状结构。SnTMAlM的比表面积、孔容、孔径、TPD酸量分别为704.3 m2/g,0.4947 mL/g,2.809 nm,1.4731 mmol/g;SnTMSiAlM的比表面积、孔容、孔径、TPD酸量分别为1087 m2/g,0.7952 mL/g,2.927 nm,2.9317 mmol/g。以异戊醇和冰乙酸的酯化反应为探针考查了SnTBAlM和SnTBSiAlM的催化性能,结果表明:SnTBAlM和SnTBSiAlM对于合成乙酸异戊酯具有较高的催化活性。当(n醇):n(酸)=1.0:1.0,反应时间为5.0 h,催化剂用量(w%)为5%时,酯化率分别达到了96.88%和97.32%。分别考察了两种催化剂的重复使用性能,重复使用四次后,前者的酯化率还可以达到86.56%,后者的酯化率为79.04%。
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