碱—酸改性H-β沸石催化制备2-乙基蒽醌的研究

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2-乙基蒽醌(2-EAQ)作为一种重要的工业生产原料,主要应用于工业大规模蒽醌法制备双氧水,工业上制备2-EAQ一般以乙苯和邻苯二甲酸酐为原料,以AlCl3和浓H2SO4作为催化剂,在生产过程中会产生大量的废水废酸,对环境有恶劣的影响。为了解决这个问题,需要采用更加经济环保的固体酸催化剂催化合成2-乙基蒽醌。沸石分子筛作为一种人工合成的固体酸催化剂,具有绿色环保、可再生性好等优点,本文介绍了β沸石的基本晶体结构,并且将其用于催化2-(4’-乙基苯甲酰基)苯甲酸(BE酸)脱水形成2-乙基蒽醌的研究,得到H-β沸石催化2-EAQ的最佳反应条件为:无溶剂体系下230℃反应时间1.5h,催化剂与BE酸的质量比为1:2。为了提高反应的转化率和产物的收率,需要对H-β沸石进行改性,并对改性后H-β沸石进行结构表征及催化性能测试。研究发现,使用强碱NaOH处理和弱碱氨水处理,能够溶解部分沸石结构,造成结晶度下降产生介孔结构,碱处理后的样品总酸量减少,弱酸酸量减少,在得到介孔的同时会产生骨架外Al离子。骨架外Al离子的产生降低了碱改性催化剂的催化活性,为了清除碱处理产生的骨架外铝离子并进而提高收率,将碱处理后的样品进行柠檬酸改性,柠檬酸能够将骨架外铝离子重新插入骨架中,提高了沸石的结晶度的同时增强了沸石分子筛的强酸酸性中心,强酸酸量增加,总酸量减少。碱处理后再经过柠檬酸处理的催化剂样品能够提高反应的转化率和收率。将通过弱碱氨水处理的沸石样品与未经处理的样品进行对比,用弱碱氨水和柠檬酸处理的样品催化反应后,反应的转化率和产物的收率都得到提升。与此同时,氨水处理无需进行铵交换,制备简单,成本低廉。
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