论文部分内容阅读
固体酸催化有机合成反应是化学化工领域的研究热点之一。在反应体系中加入合适的固体酸，以提高反应的收率和选择性。芳烃硝化是个非常重要的精细有机合成反应，工业上仍采用混酸硝化工艺。但存在选择性低、难分离、过量的酸不能重复利用、设备腐蚀严重和污染环境等问题。固体酸应用于芳烃硝化，是正在兴起的绿色化学合成技术之一。 本论文制备并表征了固体酸中孔分子筛MCM-41和Al-MCM-41，考察了MCM-41、Al-MCM-41、ZSM-5、β-沸石、SAPO-11、Y型分子筛NH4Y、ReY、SSY、磷钼酸和磷钨酸等固体酸对苯、甲苯和氯苯硝化的催化性能。 分别用十六烷基三甲基溴化铵、正硅酸乙酯（TEOS）和硅酸钠为原料，WH2O：WSiO2=40：1，制得全硅MCM-41（T）、MCM-41（W）样品；分别以NaAlO2和TEOS作铝源和硅源，nSi／nAl=20，nTEAOH／nSi=0.3，nCTMABr／nSi=0.2，n水／nSi=60，制得Al-MCM-41。其XRD和红外谱图都与文献吻合。 对于苯和浓硝酸的硝化反应，固体酸MCM-41（T）、MCM-41（W）、ZSM-5和NH4-Y的催化活性较高。以MCM-41（T）为催化剂时，较佳的反应条件是：n硝酸／n苯=2.5：1，W苯：W催化剂=35.1：1，T76℃、t7h，硝基苯的得率为85.6％；对于甲苯的硝化反应，ReY和高硅ZSM-5有较好的催化活性，硝酸比的变化对甲苯硝化反应有影响，逐渐降低硝酸比，产品对位选择性呈上升趋势。在n硝酸／n甲苯=0.6：1时，Wp-／Wo-值上升到较高水平，由ReY催化的硝化反应，Wp-／Wo-值为2.30。当用ReY作催化剂时，较佳的反应条件是：n硝酸／n甲苯=1.5：1，W甲苯：W催化剂=8.7：1，T80℃，t8h，其硝基甲苯的得率为62.7％，Wp-／Wo-=1.14；对于氯苯硝化反应，在较高的温度下催化剂才表现出催化活性。100℃时，MCM-41（T）的催化活性最高，n硝酸／n氯苯=1：1，W氯苯：W催化剂=22.1，t7h，硝基氯苯的得率最高27.23％，Wp-／Wo-=1.210。