Dawson型多金属氧酸盐催化合成二苯基甲烷的研究

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二苯基甲烷是精细化工的重要原料之一,应用领域广泛,具有广阔的市场前景。近年来,由于二苯基甲烷产品需求量激增,二苯基甲烷的市场需求扩大。因此,寻找和开发一种绿色、高效且对环境友好的催化体系,成为合成二苯基甲烷的研究热点。  杂多化合物作为新型绿色催化剂,具有高活性、广泛适用性、腐蚀性小以及毒性低等优点,可以在分子和原子水平上,通过改变组成元素调节其催化性能,在催化领域中受研究人员的广泛重视。本文合成了 Dawson型磷钼钒铁盐催化剂,对其结构进行了表征,并将其应用于合成二苯基甲烷的反应中,主要的研究内容如下:  1. Fe2H2P2Mo16V2O62·41H2O的合成及表征  合成 Dawson型磷钼钒铁盐 Fe2H2P2Mo16V2O62·41H2O,采用感耦等离子体发射光谱(ICP)、傅里叶变换红外光谱(IR)、X射线衍射(XRD)、热重分析(TG)、X射线能量色谱(EDS)表征了杂多化合物的结构,结果表明,合成的化合物具有 Dawson型杂多化合物的结构特征。  2. Fe2H2P2Mo16V2O62·41H2O催化合成二苯基甲烷的研究  研究了 Fe2H2P2Mo16V2O62·41H2O(FeHPA)催化合成二苯基甲烷反应的催化活性,并对反应的工艺条件进行了优化。最适宜的反应条件为:催化剂用量为0.1g,氯化苄用量为10mmol,苯与氯化苄的摩尔比为 n(C6H6)﹕n(C7H7Cl)=6﹕1,反应时间1h,反应温度80℃的条件下,氯化苄的转化率达到99.5%,二苯基甲烷的选择性达到98.7%。  比较 Dawson型磷钼钒杂多酸 H8P2Mo16V2O62·41H2O(HPA)和FeHPA在催化合成二苯基甲烷反应中的催化性能。结果表明,H P A在反应中具有一定的催化性能,而 FeHPA比 H P A表现出更高的催化活性,即引入铁原子后大大提高了杂多酸的催化活性。  3.改性凹凸棒固载杂多酸铁盐催化剂的制备及表征  以硅烷偶联剂3-氨基丙基三乙氧基硅烷(APTES)改性凹凸棒(ATP)载体,采用浸渍法制备了负载型杂多酸铁盐 FeHPA,对其进行傅里叶变换红外(FTIR)、X射线衍射(XRD)、比表面积测定(BET)、热重(T G)、扫描电镜(S E M)等表征,结果表明,催化剂负载后保留了 Dawson型结构特征,与非负载催化剂相比其比表面积和热稳定性均有所提高,且负载型催化剂的分散性良好。  4.改性凹凸棒固载杂多酸铁盐催化合成二苯基甲烷的研究  Dawson型磷钼钒杂多酸铁盐FeHPA负载至硅烷化凹凸棒ATPAPTES载体上得负载型催化剂 FeHPA/ATPAPTES,并用于催化合成二苯基甲烷的研究,结果表明,FeHPA/AT P A P T E S具有良好的催化活性。烷基化反应的最佳条件为:负载量为30%的 FeHPA/ATPAPTES催化剂的用量为0.2g,氯化苄的用量为10mmol,苯与氯化苄的物质的量比为8︰1,反应时间1h,反应温度80℃。在此条件下,氯化苄的转化率达到99.3%,二苯基甲烷的选择性达到99.2%。  然而,催化剂 FeHPA/ATPAPTES在重复使用过程中,存在催化活性下降的现象,失活的主要原因是由催化剂 FeHPA/ATPAPTES表面积碳引起的,积碳覆盖在催化剂 FeHPA/ATPAPTES的表面,导致催化剂的比表面积和酸性下降,即催化剂的活性组分减少,进而影响重复利用性直至失活。
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