负载型Lewis酸催化剂的制备及催化合成2,6-二甲基萘的研究

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Lewis酸固载化技术是实现均相催化多相化的有效手段,利用该技术制备的负载型Lewis酸催化剂可具备高反应活性和对目标产物的高选择性,实现环境友好催化。以负载型Lewis酸为催化剂,通过β-甲基萘(β-MN)和均四甲苯(TeMB)的转移烷基化反应合成2,6-二甲基萘(2,6-DMN)是具有良好开发前景的工艺路线。 本文用液相浸渍法,分别以HY、Hβ微孔沸石、Si-MCM-41介孔分子筛、蒙脱土和硅胶为载体,在不同的反应条件下负载AlCl3,FeCl3等制备了系列负载型Lewis酸催化剂,采用XRD、N2吸附、XPS、NH3-TPD、Py-IR、XRF等方法对其结构和表面酸性进行了分析表征,探讨了负载试剂的浓度、负载时间、Lewis酸种类、载体的孔道结构等因素对负载型催化剂的结构、酸性和催化合成2,6-DMN反应性能的影响规律。以HY沸石为催化剂来考察、优化转移烷基化合成2,6-DMN的反应条件,考察了原料中β-MN、TeMN和溶剂环已烷的摩尔比、空速、反应温度、反应时间等因素对转移烷基化反应的影响,确定了转移烷基化反应的适宜条件是:原料摩尔比(β-MN:TeMN:环已烷)为1:1:12、空速(LHSV)是4h-1、反应温度350℃、反应时间60~90min。 对于以HY、Hβ微孔沸石、Si-MCM-41介孔分子筛、蒙脱土和硅胶为载体制备的负载型Lewis催化剂,由于载体孔道结构和尺寸的不同,对合成2,6-DMN的催化反应活性和选择性表现较大的差异,HY、Hβ微孔沸石为载体时,负载型催化剂AlCl3/HY及AlCl3/Hβ比相应的载体具有更多的酸性位,对β-MN和TeMB的转移烷基化反应合成2,6-DMN的反应具有更高的反应活性,但是由于载体孔道尺寸的限制,AlCl3主要负载于HY、Hβ沸石的外表面,对2,6-DMN选择性提高的幅度有一定限制,AlCl3/Hβ比AlCl3/HY的择形性好,2,6-DMN的选择性可达到22.1%,比热力学平衡高10%。对于以MCM-41介孔分子筛为载体的AlCl3/Si-MCM-41催化剂,通过改变AlCl3的浓度可以改变AlCl3与载体的结合形式,调变催化剂的酸性和反应性能。AlCl3,FeCl3等Lewis在相同载体上负载制备的催化剂酸性能和反应性能各异,FeCl3/蒙脱土催化剂的L酸中心是反应的活性中心,对β-MN和TeMB的转移烷基化反应具有高选择性,2,6-DMN达到57.1%,比热力学平衡组成高45.1%,而且DMN产物中只有2,6-DMN和2,7-DMN,在进一步提高催化剂的反应活性之后,
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