复合固体碱催化苯酚与碳酸二甲酯反应制备苯甲醚的研究

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本论文针对传统方法合成苯甲醚中存在的催化剂与产物难分离且反应产率低下等问题,制备了一系列复合固体碱催化剂来研究其对苯酚与碳酸二甲酯甲基化反应的影响。首先以氧化钙负载碱金属氯化物为催化剂,在非均相条件下催化苯酚的转化以制备苯甲醚。研究发现,CaO基催化剂是一种高效的多相催化剂,通过优化实验,确定了氧化钙负载氯化钾催化剂的催化性能最佳。结果表明,反应温度为200℃,苯酚与碳酸二甲酯的摩尔比为1:2,催化剂用量为3%,KCl负载量为15%,在反应时间为10h时苯酚转化率可达到100%,且苯甲醚的选择性可达95%。结合SEM、CO2-TPD以及XRD等表征发现催化剂的表面碱度与催化剂的催化性能密切相关。为进一步提高CaO基催化剂的催化性能,采用浸渍法制备了一系列CaO负载钾盐的固体碱催化剂,并将其用于催化DMC与苯酚的甲基化反应制备苯甲醚。实验结果表明,KF/CaO催化性能最佳,在最优反应条件下,KF负载量为15%,反应8h时苯甲醚的产率为97.48%。结合XRD和CO2-TPD等表征发现,由K+取代CaO中的Ca2+形成新的强碱性位点K2O可能对苯酚的高转化率和苯甲醚的良好选择性具有重要作用。采用浸渍法制备不同植物模板的固体碱催化剂,分别考察该类固体碱催化剂在催化苯酚与碳酸二甲酯甲基化反应体系制备苯甲醚的催化性能。实验结果表明,KF浸渍的以萝卜为模板的固体碱催化剂在最佳反应条件下,苯甲醚产率和选择性分别为93.95%和93.68,比CaO为载体制备的催化剂产率有所升高。SEM表征结果表明,该类催化剂在制备过程中,有序的大孔道结构为反应物提供了良好的附着面积,因此催化效果最佳。通过溶胶-凝胶法制备了一系列具有胶体模板的镁铝水滑石催化剂,分别考察该类催化剂在催化苯酚与碳酸二甲酯甲基化反应体系制备苯甲醚中的催化性能。实验结果表明,2%-CTAB-Mg/Al-3/1-500°C为催化剂,在最佳反应条件下苯甲醚产率和选择性分别为87.11%和99.38%,苯酚转化率为87.66%。对催化剂进行了表征,发现煅烧温度对溶胶-凝胶法制得的介孔Mg-Al水滑石具有显着的影响,而煅烧温度对这些催化剂的表面碱度和表面结构具有显着影响。
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