基于FORMOSE反应的固载型催化剂研究

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苯并噻唑鎓盐是Formose反应的有效催化剂,具有良好的催化活性、选择性和化学稳定性。但其易溶于水和有机溶剂,与反应物难以分离,不易回收,难得纯净产物,限制了其做催化剂的工业化进程。固载型催化剂活性组分不易流失,与反应物易分离,在众多催化领域得到了广泛的应用。  本研究分别采用PS和球形硅胶做载体,基于卤烷基对PS中苯环、硅烷偶联剂对硅胶中硅羟基的“架桥”修饰作用,通过化学键合接枝的方法,将苯并噻唑分别固载到PS和硅胶上,制得固载型苯并噻唑鎓盐催化剂。本文系统考察了反应时间、反应温度等因素对催化剂制备的影响。对制备的固载型催化剂进行了FT-IR光谱表征,光谱数据显示活性组分化学键合接枝到载体表面。运用TGA测定了催化剂的热稳定性。采用BET方法对载体及固载型催化剂的孔结构性质进行了测定。采用高压反应釜试验装置,以甲醛醇溶液为原料进行Formose反应,对比评价了不同固载型催化剂的催化活性,同时考察了催化剂的稳定性。采用固定床反应器试验装置,用优选出的固载型催化剂进行Formose反应,系统考察了反应温度、停留时间、甲醛浓度等条件对甲醛转化率和DHA选择性的影响。研究结果表明,苯并噻唑鎓盐化学键合接枝到了PS和硅胶上;制备的固载型催化剂用于Formose反应时,PS-BETZB的催化活性明显高于PS-CMTZB,与Si-CPTZB催化活性相当,但Si-CPTZB的稳定性强于PS-BETZB;以Si-CPTZB为催化剂在固定床反应器中进行Formose反应的较佳工艺条件为:反应温度100℃,液空速1.0h-1,原料溶液中甲醛浓度20%。
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