蒽醌(AQ)是一种重要的原料和中间体,广泛用于合成液晶材料、染料、农药和医药等领域。目前,工业上多采用苯酐和苯的“二步”酰基化反应制备AQ,存在催化剂硫酸和三氯化铝用量大、设备腐蚀和环境污染严重、催化剂难以回收等问题。分子筛作为一种绿色催化材料,被成功应用于烷基化、酰基化、酯化和曼尼希等反应。因其具有高热稳定、酸性位密度高且酸性可调变、独特的孔道结构等特点,使其在催化剂改性和筛选中具有独特优势。因此,本研究拟通过对Hβ分子筛进行改性制备出具有良好催化性能的催化剂用于催化合成AQ。采用常规铵交换法对β、Y、ZSM-5和MOR等四种催化材料进行改性并用于催化合成蒽醌,结果表明:与传统的加热方式相比,微波辅助加热显著缩短催化剂的改性时间(10 min),提高催化性能(与采用传统加热法3次交换后所得催化剂的催化性能相当)。结果表明:在微波600 w 80 ~oC下改性所得的Hβ分子筛的催化能最佳。在催化剂用量1.3 g、苯和苯酐的摩尔比4、反应温度250℃、反应时间5 h、搅拌速率为500 r/min的较佳反应条件下,邻苯二甲酸酐的转化率和AQ的选择性分别为14.77%和选择性60.43%,且催化剂经再生重复使用5次后,其活性未见明显降低。此外,XRD表征结果表明,微波辅助加热并未破坏分子筛的骨架结构。采用微波辅助加热方式,选用苹果酸、酒石酸、丙二酸、草酸和乙酸等五种小分子有机酸对Hβ分子筛进行酸改性并用于催化合成AQ,结果表明:在微波600 w 80 ~oC下乙酸改性所得Hβ分子筛的催化性能最佳,在催化剂HAc(0.9)-Hβ用量1.3 g、苯和苯酐的摩尔比4、反应温度250℃、反应时间5 h、搅拌速率为500 r/min的较佳反应条件下,邻苯二甲酸酐的转化率为54.72%,AQ的选择性为62.56%;改性Hβ分子筛的高催化性能源于适合的酸强度、较大的比表面积和孔体积,且小分子有机酸酸的改性处理在保持Hβ分子筛的拓扑结构同时,起到了增加Hβ分子筛的结晶度,调节其酸性强度、改变比表面积和孔体积的作用;催化剂的重复使用性能研究表明,积碳的产生是导致催化剂失活的主要原因,而焙烧再生可以有效去除积碳,恢复催化剂的催化活性。采用微波辅助加热的方式,选用硝酸镍、硝酸锆、硝酸铜、硝酸铁和硝酸锌等五种金属盐对Hβ分子筛进行改性并用于催化合成AQ,结果表明:在微波600 w 80 ~oC下硝酸镍改性所得Hβ分子筛的催化性能最佳。在催化剂Ni(1.3)-Hβ用量1.1 g、苯和苯酐的摩尔比4、反应温度250℃、反应时间4 h、搅拌速率为500 r/min的较佳反应条件下,邻苯二甲酸酐的转化率为63.57%,AQ的选择性为68.48%;改性Hβ分子筛的催化活性受多方面因素的影响,强酸位点引入和酸密度的增加均有助于反应的转化率,而高的选择性取决于合适的酸强度;催化剂的重复使用性能研究表明,积碳会导致催化剂失活,而焙烧再生可以有效去除积碳,恢复其催化活性。本文研究了沸石分子筛在蒽醌合成领域的应用,通过不同的改性手段,调节分子筛的各项性能,使其具有良好的催化活性和较高的重复使用性。以沸石分子筛取代传统的酸催化剂,不仅工艺简单,还实现了反应的绿色化,为以后蒽醌的绿色工艺的探索提供了重要的理论依据。