【摘 要】
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二苯(基)甲烷是用于医药、化工、半导体等多个领域的重要精细化工品。目前,工业上主要以苯与氯化苄的苄基化反应合成二苯甲烷,传统上使用的催化剂是液体酸。但其不符合绿色化学标准,反应效率低下,而且存在难以回收,腐蚀设备及目标产物选择性差等问题。因此新型氯化苄与苯的催化剂的研究受到广泛关注。在自制的苄基化反应装置上,以苯和氯苄合成二苯甲烷为探针反应,对SBA-15分子筛进行了单、双金属改性研究,使用浸渍法
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二苯(基)甲烷是用于医药、化工、半导体等多个领域的重要精细化工品。目前,工业上主要以苯与氯化苄的苄基化反应合成二苯甲烷,传统上使用的催化剂是液体酸。但其不符合绿色化学标准,反应效率低下,而且存在难以回收,腐蚀设备及目标产物选择性差等问题。因此新型氯化苄与苯的催化剂的研究受到广泛关注。在自制的苄基化反应装置上,以苯和氯苄合成二苯甲烷为探针反应,对SBA-15分子筛进行了单、双金属改性研究,使用浸渍法制备单金属M(M为Ce、Zr、Mn、Al、Fe、Sr、Mg)和双金属M改性SBA-15分子筛催化剂。反应结果表明,Fe-SBA-15分子筛苄基化效果较好,Mg/Fe-SBA-15分子筛催化效果最佳。采用XRD、N2吸附-脱附、NH3-TPD、Py-FTIR和TG-DTA表征手段对催化剂进行表征。结果表明,Fe改性并未破坏SBA-15分子筛的二维六方介孔结构,Fe的引入可以提高SBA-15分子筛表面酸强度和酸量。引入碱金属Mg有利于催化剂表面Fe2O3的分散。Fe、Mg酸性中心对催化苄基化反应具有协同促进作用,所制备的Mg/Fe-SBA-15分子筛与Fe-SBA-15分子筛具有相似的六方介孔结构。以催化苯与氯化苄的苄基化反应为探针反应,考察了催化剂的最佳制备条件。结果表明,当Fe负载量为9%(质量分数)时,Fe-SBA-15分子筛的苄基化性能较好。当Mg的负载量为3%(质量分数),催化剂的焙烧温度为550℃,焙烧时间为3 h、浸渍温度40℃、浸渍时间3 h的条件下,Mg/Fe-SBA-15分子筛催化效果最佳。用Mg/Fe-SBA-15分子筛催化剂,考察苯氯化苄苄基化反应的最佳工艺条件。结果表明,苯氯化苄苄基化合成二苯甲烷反应的最佳工艺条件为:反应温度60℃、反应时间15 min、n(苯)/n(氯化苄)=4:1、催化剂用量占氯化苄用量的2.5%。在最佳工艺条件下,氯化苄转化率为100%,二苯甲烷选择性为77.7%。在最佳制备和工艺条件下,催化剂重复使用5次后,仍能提供较高的88%的转化率和较高的选择性,这表明3%Mg/Fe-SBA-15分子筛具有良好的稳定性能。在最佳制备和工艺条件下,4个再生催化循环后,仍能提供较高的90%的转化率和较高的选择性,这表明3%Mg/Fe-SBA-15分子筛具有良好的再生性能。
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