酸改性的MCM-41介孔材料的制备及其对乙酰化反应的催化性能

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通过水热合成法制备出不同Si/Al比的介孔分子筛Al-MCM-41,并用浸渍的方法制得SO42-/Al-MCM-41固体酸催化剂。利用XRD、N2吸附、红外、吡啶吸附红外等手段对其进行了表征。通过吡啶吸附红外分析发现催化剂有质子酸活性中心,而未发现路易斯酸活性中心。将该固体酸催化剂用于1,4-二甲氧基苯、苯甲醚、2-甲氧基萘的乙酰化反应,发现催化剂的催化活性随着铝含量的增加而加强,并表现出比其他固体酸催化剂更好的催化活性。根据实验结果,提出了催化剂催化芳烃乙酰化反应的可能机理。考察了催化剂用量、反应温度、反应时间和底物与乙酸酐的配比等因素对底物转化率和产品选择性的影响。对该催化剂进行了循环使用,探讨了催化剂失活的原因。发现在SO42-/Al-MCM-41(30)催化下,苯甲醚转化率达到80.6%,选择性为94%。2-甲氧基萘的转化率可达82.9%,选择性为87.1%,但对1,4-二甲氧基苯转化率仅为26.4%。通过水热合成法制备出纯硅介孔分子筛MCM-41,并用浸渍方法将磷钨杂多酸H3PW12O40(PW)负载到MCM-41上,制得不同负载量的PW/MCM-41固体酸催化剂。利用XRD、N2吸附、FT-IR、TPD-NH3等手段对其进行了表征。结果表明,当磷钨酸在MCM-41负载量为50%时,XRD检测出磷钨酸晶相峰。当磷钨酸负载到MCM-41后,由于和MCM-41较强的相互作用,酸强度变弱,但是仍然保持Keggin结构。将其用于1,4-二甲氧基苯、苯甲醚的乙酰化反应,发现底物转化率并未随负载量的增加而变大,而是在负载量为30%时催化效果最好。同时考察了反应温度、反应时间、原料配比、催化剂用量对底物转化率的影响。其中在140℃下反应4h后苯甲醚转化率可达77%,对甲氧基苯乙酮的选择性为96.5%,而对1,4-二甲氧基苯乙酰化反应表现了相对较差的活性,在同样的条件下,其转化率仅为28.3%。
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