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锰氧化物材料因为其晶体结构多样,具有独特的化学与物理性质,使其在离子交换、分子吸附、催化、电化学和磁性材料等方面有着广泛的应用。但尚未见有文献报道纳米结构锰氧化物用于催化酯化反应。本文以纳米结构锰氧化物催化合成乙酸异戊酯,实验证明纳米结构锰氧化物具有很高的催化活性和良好的选择性。本文以γ-MnOOH纳米棒为前驱体,经高温煅烧制备多孔结构β-MnO2纳米棒,并对其进行表征。测试结果表明所制得的样品是直径50~200 nm,数十微米长的纳米棒,分散性良好;样品比表面积达52.297 m2/g、孔容积为0.32395 cm3/g、孔径分布在5~60 nm之间。以乙酸异戊酯合成反应为探针实验,结合反应精馏技术设计反应装置,考察了纳米结构锰氧化物催化酯化反应性能。结果发现:在相同反应条件下,β-MnO2纳米棒催化性能明显高于α-MnO2纳米棒、MnOOH纳米棒、Mn2O3微米球、Mn3O4纳米棒和市售MnO2;以β-MnO2纳米棒为催化剂,考察了催化剂用量、物料比、酯化反应温度、酯化时间等因素对酯化率的影响;得出最佳工艺条件为:酸醇摩尔比为1.8:1,催化剂与反应物质量比为0.2:100,反应温度为126℃,反应时间为3.5 h。此条件下酯化率可达92.76%。同时对该催化反应机理和动力学进行研究,发现该催化反应是一个二级反应,对应的反应速率常数为1.199×10-2 L·mol-1·min-1。为了弥补锰氧化物自身比表面积较小,在反应体系中分散度不高等缺陷,我们设计把锰氧化物负载在比表面积更大的介孔氧化铝上,以获得更大的比表面积和更高的分散度。利用浸渍法制备出具有介孔结构的MnOx/Al2O3复合氧化物,其比表面积高达349 m2/g,孔容积为0.9755 cm3/g,孔径在0.17~30 nm之间分布。Mn元素在MnOx/Al2O3复合氧化物中的含量为3.594%,负载物MnOx在载体上分散均匀。研究了不同方法制备的氧化铝、锰氧化物负载量、酯化反应条件对催化剂活性的影响。结果发现以中性路径合成的Al2O3为载体,负载20 %醋酸锰(占Al2O3质量)所制备的MnOx/Al2O3催化剂活性最佳。在催化剂用量为0.37 %(占反应物质量),酸醇摩尔比为1.8:1,反应温度为126℃,反应时间为3.5 h时,酯化率提高到97.28 %。对该酯化反应的动力学研究表明,该催化反应为二级反应,对应的反应速率常数为2.025×10-2 L·mol-1·min-1。