《新型介孔固體酸催化烯基芳香化合物高效清潔合成研究》是依託大連理工大學,由趙忠奎擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：新型介孔固體酸催化烯基芳香化合物高效清潔合成研究
- 依託單位：大連理工大學
- 項目類別：面上項目
- 項目負責人：趙忠奎
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
芳烴與炔的烯基化是合成烯基芳香化合物這一重要精細化學品的簡單、清潔、原子經濟的新路線。烯基化催化劑多用貴金屬或有機金屬，存在價格高、分離難等問題，而酸催化則頗具前景。沸石克服了液體酸所固有的一些缺點，但其仍存在底物適用範圍窄、催化效率低、選擇性差和炔聚合嚴重的不足。為此，本項目擬針對不同底物反應性質和分子尺寸的差異，構建新型高效的介孔固體酸，通過酸性質、孔結構和形貌的調節並結合微波強化技術的運用以對反應底物和烯基化產品的擴散、炔的活化及芳烴與烯基陽離子之間的碰撞過程進行調控，從而解決現有固體酸催化該反應存在的問題。通過分析介孔固體酸的烯基化催化性能數據並結合催化劑的表徵結果，來揭示其構效關係。也將通過對微波和熱化學下烯基化反應結果及反應前後催化劑特徵變化的對比並結合微波場中固體酸溫升特性考察，探究微波對介孔固體酸催化烯基化反應的強化作用及規律。本項目旨在為烯基芳香化合物的清潔生產奠定基礎。
結題摘要
烯基芳香化合物作為重要的精細化學品及中間體在醫藥、染料、農藥、香料、新型高分子材料、天然產品等化學工業領域占據顯著地位。芳烴與炔的烯基化是合成烯基芳香化合物的簡單、清潔、原子經濟的新路線。烯基化催化劑多用貴金屬或有機金屬，存在價格高、分離難等問題，而酸催化則頗具前景。沸石克服了液體酸所固有的一些缺點，但其仍存在諸多問題。本項目針對常規沸石分子篩催化烯基化所存的不足，開展了烯基化用新型固體酸催化劑的構建、催化性能評價和構效關係研究，主要涉及以下幾個方面：1、新型載雜多酸催化劑 基於前期研究工作，進一步研究了載體類型、形貌和織構性質的調控；2、新型固體超強酸 探索該類固體超強酸用於烯基化反應的可行性，氧化鑭的改性、氧化鑭鋯的孔結構調控及硫酸化鑭鋯的擔載；3、矽鋁酸鹽 研究天然埃洛石的處理及其烯基化催化性能，併合成了系列多級孔分子篩，研究了其烯基化催化性能和構效關係。通過TEM、XRD、BET、NH3-TPD、吡啶-IR、TGA、XRF、ICP、XPS等表征手段對反應前後固體酸催化劑進行表征，結合芳炔烯基化催化性能測試，揭示所構築固體酸催化烯基化的構效關係，並探討了固體酸的調控規律。通過該研究，開發了性能較為優良的烯基化固體酸催化劑，催化活性和穩定性顯著提高，並發現了一些有價值的規律。發現，所構築的固體酸催化劑的烯基化催化性能顯著依賴於固體酸的類型、組成和微結構。除了酸性質，固體酸的織構性質和形貌對其烯基化催化性能影響顯著。通過孔道長度的調節，可以加強傳質，抑制聚合，顯著提高烯基化催化穩定性。此外，還開展了納米碳的製備與調控研究，從而為新形貌固體酸催化劑的構築提供硬模板，這為後續開展新穎結構固體酸催化劑的研究奠定了基礎。總的來講，通過本項目研究，製備了系列新型具有較高催化活性和穩定性的烯基化用固體酸催化劑，並發現了一些有價值的反應規律和催化劑調控規律。固體酸催化劑用於烯基化反應合成烯基芳香化合物，清潔無污染、催化活性高、催化劑可以再生，具有美好的工業化套用前景。但是，由於炔烴和形成的烯基芳香化合物均易於聚合，固體酸催化劑抗積炭失活催化穩定性仍有待進一步提高。本項目的研究成果，對烯基芳香化合物清潔合成用新型高效固體酸催化劑的開發具有一定借鑑意義。
