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烷基吡嗪是一类特殊的食用香料,也是重要的化工原料及医药中间体。由于用途广泛,烷基吡嗪的合成研究受到越来越多科研工作者的重视。首先,采用改进的柠檬酸络合法制备了一系列ZnFe2O4/ZnO催化剂,并用于以2,3-丁二醇和乙二胺为原料合成2,3-二甲基吡嗪的反应,活性测试结果表明,n(Zn):n(Fe)=2:1样品的催化活性较高,在反应温度为380℃的条件下,2,3-丁二醇转化率约为93%,目标产物2,3-二甲基吡嗪的收率约为22%,副产物2-甲基吡嗪的收率约为63%。反应10 h后催化性能下降,再生催化剂的性能稳定性跟新鲜催化剂的性能稳定性很接近。其次,以异丙醇胺为原料合成2,5-二甲基吡嗪的研究,主要分为以下三个部分:(1)采用共沉淀法制备了 CuO/Al2O3/ZnO催化剂。活性测试结果表明,10%CuO-7%Al2O3-ZnO样品的催化活性较高,在反应温度为290℃的条件下,异丙醇胺的转化率约为94%,2,5-二甲基吡嗪的选择性和收率分别约为61%和57%。由CuO经还原后的Cu0是脱氢反应活性中心。A12O3和ZnO能够调节催化剂的酸碱性,发挥酸-碱的协同作用,使之达到适宜的匹配,协同完成合成2,5-二甲基吡嗪的反应。(2)采用共沉淀法制备了 NiO改性10%CuO-7%Al2O3-ZnO的催化剂。活性测试结果表明,5%NiO-10%CuO-7%Al2O3-ZnO样品的催化活性较高,在反应温度为290℃的条件下,异丙醇胺的转化率约为94%,2,5-二甲基吡嗪的选择性约为94%,2,5-二甲基吡嗪的收率约为86%。NiO能显著提高目标产物的选择性,这是因为Ni2+是脱氢活性中心且NiO组分的加入能提高样品的分散度,有效抑制催化过程中产生Cu-Zn合金,调节催化剂的酸碱性,使酸碱中心能够协同作用。对金属氧化物环化脱氢催化机理进行了初步探讨。(3)采用浸渍法制备了分子筛负载5%NiO-10%CuO-7%Al2O3-ZnO的催化剂。首先选取 ZSM-5(50)、ZSM-5(25)、β(20～40)、β(80～120)、13X(1.25)五种不同的分子筛作为载体,负载5%NiO-10%CuO-7%Al2O3-ZnO。结果表明,β(20～40)分子筛作为载体最有利于催化反应的进行。考察了 5%NiO-10%CuO-7%Al2O3-ZnO(NCAZ)负载量对催化活性的影响,随着负载量的增加,样品的催化活性逐步提高。在310℃的条件下,25%NCAZ-β(20～40)样品催化活性较高,异丙醇胺的转化率约为93%,2,5-二甲基吡嗪的选择性约为90%,收率约为84%。随着NCAZ负载量的进一步增加,样品的催化活性变化不大。这是因为金属氧化物负载在分子筛上,更加分散,裸露更多地活性中心,当负载量达到一定值后,分子筛表面的活性中心达到可观的数目。若负载量进一步增大,金属氧化物部分团聚,所以催化活性增幅不大。