二苯基甲烷,通常用于香料工业,同时又是生产染料、医药的重要中间体。工业上二苯基甲烷合成方法是苯和苄基氯在Lewis酸催化剂作用下通过烷基化实现的,使用的催化剂有两类:一类是铝汞齐,另一类是均相ZnCl₂。这些催化剂存在的问题是反应操作复杂、具有腐蚀性、其产物选择性不高,应用日益受到限制。因此开发高选择性、后处理简单的环境友好固体酸催化剂成为研究二苯基甲烷合成反应的关键。 本工作选用固载化AlCl₃催化剂用于苯和苄基氯烷基化反应研究,选取具有微孔、介孔和双孔（介孔、大孔并存）结构的γ-Al₂O₃为载体,采用两步气相法制备AlCl₃/γ-Al₂O₃催化剂,考察了催化剂用量、苯/苄基氯摩尔比、反应温度、载体孔径以及反应时间等条件对催化性能的影响,并对固载化AlCl₃催化剂反应动力学和扩散动力学进行了研究。 固载化AlCl₃催化剂中,AlCl₃/γ-Al₂O₃（双孔）的催化反应活性最高,而AlCl₃/γ-Al₂O₃（微孔）则具有更高的二苯基甲烷选择性,即孔径越大催化反应活性越高,而二苯基甲烷的选择性则相应越低。从产物收率角度看,AlCl₃/γ-Al₂O₃（双孔）最适宜做该反应的催化剂,该催化剂在温度303K,催化剂用量0.32g,苯/苄基氯摩尔比为10:1的反应条件下,15min苄基氯即可完全转化,二苯基甲烷选择性达到83.3%,且可以重复使用4次。研究发现较高的催化剂用量、反应温度和较低的苯/苄基氯摩尔比,能促进苄基氯自聚、二苯基甲烷二次烷基化反应的发生,不利于提高二苯基甲烷的选择性。 同传统的均相AlCl₃催化剂相比,由于载体的择型性和扩散阻力的存在,固载化AlCl₃催化剂上二苯基甲烷选择性提高,苄基氯的消耗速率减小。在反应动力学和扩散动力学的研究中发现,传统的均相AlCl₃的反应具有较低的反应活化能,而在固载化AlCl₃催化剂中,AlCl₃/γ-Al₂O₃（双孔）反应活化能最低。对各催化剂的反应内扩散系数的计算结果发现,载体孔径对扩散系数影响较大,随着载体孔径减小,催化剂上反应的扩散系数会显著降低,即传统均相AlCl₃催化剂上苯与苄基氯烷基化反应主要是由反应动力学因素控制,而固载化AlCl₃催化剂上反应主要受内扩散控制。