萘的異丙基化反應中負載雜多酸催化劑研究.pdf

1、采用過量浸漬法,將具有Keggin結(jié)構(gòu)的磷鎢雜多酸(PW)分別負載于γ-Al <,2>O<,3>,活性炭(C),脫鋁超穩(wěn)態(tài)Y型分子篩(USY)和沸石分子篩MCM-41等載體,制備了一系列不同負載量的PW/γ-Al<,2>O<,3>、PW/C、PW/USY以及PW/MCM-41催化劑,用XRD、液N<,2>吸附、IR、熱分析和NH<,3>-TPD等手段對這些負載型催化劑的比表面積、孔結(jié)構(gòu)、熱穩(wěn)定性和酸性等物化性質(zhì)進行了表征;在萘與異丙醇的

2、烷基化反應中考察它們的催化性能,揭示了催化劑的物化性質(zhì)與其活性和選擇性的關(guān)系.對于PW/γ-Al<,2>O<,3>系列催化劑來說,隨著PW負載量的增加,催化劑酸性質(zhì)隨之改變,負載量達到40﹪時PW仍然高度分散于γ-Al<,2>O<,3>表面,40﹪PW/γ-Al<,2>O<,3>保持了較高的比表面積,具有最大酸量.該類催化劑在萘的異丙基化反應中的結(jié)果表明,適宜的PW負載量為40﹪,催化劑活化溫度300℃,反應溫度200℃,此時萘最高轉(zhuǎn)化

3、率71.7﹪,β,β′位異丙基化的選擇性82.7﹪.低負載量有利于2,6-DIPN的生成.PW/C系列催化劑隨著PW負載量的增加,催化劑的酸量逐漸增加,PW負載質(zhì)量分數(shù)達到30﹪時仍然高度分散于活性炭表面,相對于活性炭707m<'2>.g<'-1>的比表面積,30﹪PW/C的比表面積仍然達到367m<'2>.g<'-1>,并且具有最大的酸量,吡啶吸附的紅外光譜數(shù)據(jù)說明,PW/C系列催化劑的酸性來源于磷鎢酸的貢獻,表現(xiàn)為Bronsted(

4、B)酸,沒有發(fā)現(xiàn)Lewis(L)酸.該類催化劑在萘的異丙基化反應結(jié)果顯示,適宜的PW負載量為30﹪,催化劑最佳活化溫度300℃,160℃反應溫度下,反應達到平衡的時間為150min,該催化劑在360min后萘的轉(zhuǎn)化率接近100﹪,β,β′位異丙基化選擇性較高.催化劑表征結(jié)果顯示,脫鋁降低了USY的結(jié)晶度,脫鋁程度越深,結(jié)晶度越低,過度脫鋁USY晶體結(jié)構(gòu)坍塌,呈現(xiàn)出無定形狀態(tài).適當程度的水蒸氣脫鋁有利于USY比表面積的提高,USY的孔徑分

5、布趨于規(guī)則,同時增強了沸石的熱穩(wěn)定性.500℃水蒸氣脫鋁(USYO)催化劑具有最大酸量,對應的硅鋁比為10.5,脫鋁程度的加深和減弱,催化劑的酸量都表現(xiàn)為降低.相對于USYO用0.5moL·L<'-1>鹽酸脫鋁處理后的Y沸石(USYl)載體來說,負載PW的催化劑10﹪PW/USYl的孔徑有所收縮,催化劑的酸量并沒有增加.USYO的最佳反應條件是550℃下活化,160℃反應溫度.萘的異丙基化活性與催化劑適當強度的酸量成對應關(guān)系,USYO酸