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醋酸作为一种应用广泛,及其重要的化学工业品,具有数种优劣不同的合成工艺,其中甲醇羰基化法优势最为明显,应用最为广泛。均相催化甲醇羰基化法具有较高甲醇转化率和醋酸选择性,但其采用铑、铱等贵金属,催化剂回收分离复杂,容易流失。非均相催化能克服上述问题,但面临着催化剂稳定性差和催化活性相对较低的难题,因此对非均相催化剂的研究有很重要的意义。 丝光沸石作为一种性能优良、用途广泛的沸石分子筛,结晶度高、孔道结构可调,具有优异的耐热、耐酸和抗蒸汽性能。在工业上,丝光沸石被广泛地应用于气液混合物的分离,催化碳氢化合物的裂解、烷基化、异构化和歧化反应。 本文选取氢型丝光沸石(HMOR)为载体负载铱催化活性金属,比较了不同制备方法所得催化剂的稳定性及催化甲醇羰基化的活性,并使用X射线衍射(XRD)、X射线荧光光谱(XRF)、傅立叶变换红外光谱(FT-IR)、差热-热重(TG-TGA)、气相色谱(GC)以及X射线光电子能谱(XPS)等手段对制备的催化剂进行了表征。具体内容及结论如下: ①分别用离子交换法和浸渍法制备了负载型催化剂E-Ir/HMOR及I-Ir/HMOR。催化剂E-Ir/HMOR活性并不高,羰基化率仅20%;而I-Ir/HMOR活性较高,单程醋酸选择性可达80%,但仅3次重复羰基化率就下降到18%的较低水平。 ②将两种不同的离子液体结构[Bmim]Cl、[Bmim]Tf2N接枝固载到 HMOR载体上使其功能化,并负载了金属 Ir,成功制得催化剂 HMOR-[Bmim]Cl-Ir和HMOR-[Bmim]Tf2N-Ir。研究发现,催化剂HMOR-[Bmim]Tf2N-Ir中Ir的结合方式有单齿配位和双齿配位两种,而催化剂 HMOR-[Bmim]Cl-Ir中则仅有单齿配位。具有双齿配位的催化剂HMOR-[Bmim]Tf2N-Ir的效果要更好,醋酸甲酯选择性达到78%,羰基化率54%;重复5次使用后这两种催化剂活性均无明显下降,羰基化率分别维持在23%和53%左右,说明配位结合的方式减少了催化剂的流失。 ③使用硅烷偶联剂APTES改性载体HMOR表面,并负载金属Ir,制备了催化剂HMOR-N-Ir。催化剂HMOR-N-Ir中Ir配位形式存在单齿和双齿配位,醋酸选择性16%,醋酸甲酯选择性50%以上,重复使用5次后羰基化率仍保持在44%。