采用过量浸渍法,将具有 Keggin 结构的磷钨杂多酸(PW)分别负载于 γ-Al2O3,活性炭(C),脱铝超稳态 Y 型分子筛(USY)和沸石分子筛 MCM-41 等载体,制备了一系列不同负载量的 PW/γ-Al2O3、PW/C、PW/USY 以及 PW/MCM-41 催化剂,用 XRD、液 N2吸附、IR、热分析和 NH3-TPD 等手段对这些负载型催化剂的比表面积、孔结构、热稳定性和酸性等物化性质进行了表征;在萘与异丙醇的烷基化反应中考察它们的催化性能,揭示了催化剂的物化性质与其活性和选择性的关系。对于 PW/γ-Al2O3系列催化剂来说,随着 PW 负载量的增加,催化剂酸性质随之改变,负载量达到 40%时 PW 仍然高度分散于 γ-Al2O3表面, 40%PW/γ-Al2O3保持了较高的比表面积,具有最大酸量。该类催化剂在萘的异丙基化反应中的结果表明,适宜的 PW 负载量为 40%,催化剂活化温度 300℃,反应温度 200℃,此时萘最高转化率 71.7%,β,β’位异丙基化的选择性 82.7%。低负载量有利于2,6-DIPN 的生成。PW/C 系列催化剂随着 PW 负载量的增加,催化剂的酸量逐渐增加,PW 负载质量分数达到 30%时仍然高度分散于活性炭表面,相对于活性炭 707 m2.g-1的比表面积,30%PW/C 的比表面积仍然达到 367 m2.g-1,并且具有最大的酸量,吡啶吸附的红外光谱数据说明,PW/C 系列催化剂的酸性来源于磷钨酸的贡献,表现为Br?nsted(B)酸,没有发现 Lewis (L)酸。该类催化剂在萘的异丙基化反应结果显示,适宜的 PW 负载量为 30%,催化剂最佳活化温度 300℃,160℃反应温度下,反应达到平衡的时间为 150 min, 该催化剂在 360 min 后萘的转化率接近 100%,β,β′位异丙基化选择性较高。催化剂表征结果显示,脱铝降低了 USY 的结晶度,脱铝程度越深,结晶度越低,过度脱铝 USY 晶体结构坍塌,呈现出无定形状态。适当程度的水蒸气脱铝有利于 USY 比表面积的提高,USY 的孔径分布趋于规则,同时增强了沸石的热稳定性。500℃水蒸气脱铝(USY0)催化剂具有最大酸量,对应的硅铝比为 10.5,脱铝程度的加深和减弱,催化剂的酸量都表现为降低。相对于 USY0 用 0.5moL?L-1盐酸脱铝处理后的 Y 沸石(USY1)载体来说,负载 PW 的催化剂 10%PW/USY1 的孔径有所收缩,催化剂的酸量并没有增加。USY0 的最佳反应条件是 550℃下活化,160℃反应温度。萘的异丙基化活性与催化剂适当强度的酸量成对应关系,USY0 酸量大,萘的初始反应速度快,转化率高达 92.3%,该催化剂异丙基化性能具有接近100%的β位选择性和 90%左右的β,β′位选择性,反应四次后萘的转化率仍在70%以上。用沸石分子筛 MCM-41 作为载体,饱和吸附与过量浸渍制备的负载 PW 催化 - I -<WP=4>摘 要剂显示了不同的物相特征,饱和吸附的系列催化剂具有相同的 XRD 衍射峰,并且与 MCM-41 特征衍射峰一致,而过量浸渍得到的催化剂在磷钨酸负载量超过30%时,PW 开始在 MCM-41 表面聚集形成结晶。MCM-41 具有 841 m2?g-1的比表面积,30%PW/MCM-41 的比表面积达到 439m2?g-1,并且具有最大的弱酸酸量。PW 负载量进一步提高,催化剂总酸量增加,但是弱酸酸量降低。最佳反应条件为:活化温度 300℃,反应温度 200℃,反应达到最高转化率的时间 150 min,萘转化率在 80%左右,β,β′位异丙基化的选择性为 80%。催化剂的孔结构和酸性质是影响其活性和选择性的重要因素,酸量大,酸性强,并且具有较大孔径的催化剂表现出更高的催化活性和β位以及β,β′位的选择性,但对 2,6-二异丙基萘(2,6-DIPN)的择形选择性差。催化剂活性的下降可以归结于二个原因,一是结炭作用导致催化剂活性中心密度降低,二是由于极性反应物异丙醇与产物水的存在,致使部分 PW 在反应过程中溶脱,催化剂活性中心数量降低。