介孔材料負載型磷鎢酸催化劑

隨著化學工業的迅速發展，對縮酮品種及需求量不斷增加。縮酮是一類可用於有機化合物的羰基保護或製藥工業的中間體，甚至用作特殊反應溶劑。縮酮的合成一般是在強酸催化下，由酮與醇類合成的，所用的催化劑有硫酸、磷酸、氯化氫氣體、對甲基苯磺酸，其優點是催化劑價廉易得。但是， 反應易產生廢水污染環境，並對設備具有較強的腐蝕作用。

以磷鎢酸、矽鎢酸為代表的雜多酸是一類由氧原子橋接金屬原子形成的金屬氧簇化合物。具有良好的催化性能，是一種高效的雙功能催化劑，不僅具有酸催化性能，還具有氧化還原催化性能。雜多酸結構穩定，可以用在均相或者非均相催化環境，也可以和相轉移催化劑共同使用，對環境無污染，對設備腐蝕性小，是一種很有發展前途的綠色催化劑。

介孔材料具有高的比表面，規整的孔道結構以及窄的孔徑分佈，使得介孔材料在催化、分離、醫藥等領域得到很多應用，通過將磷鎢酸、介孔材料和二氧化矽及矽膠結合起來，既能保留有序介孔材料的高比表面積、大孔容、孔徑大且分佈窄的特點，又能最大限度激發磷鎢酸的催化活性。它們的複合過程如下：

1、將十六烷基三甲基溴化銨和正矽酸乙酯加入到氨水溶液中，按摩爾投料比，十六烷基三甲基溴化銨：正矽酸乙酯：氨水(25％)：去離子水＝1：0.37： 2.8：142，在80℃溫度下攪拌至溶解，將溶液抽濾並得到介孔二氧化矽濾餅。

2、將濃度為15重量％的水玻璃和濃度為12重量％的硫酸溶液，並按水玻 璃：硫酸重量比＝5：1進行充分反應1.5小時，用濃度為98重量％的硫酸調 整pH為3，且將反應物料經過抽濾、蒸餾水洗滌洗至鈉離子含量為0.02重 量％，得到矽膠濾餅。

3、將製備的10克介孔二氧化矽濾餅以及10克矽膠濾餅一起放入100ml球磨罐中，在球磨罐內溫度為60℃下球磨1小時，得到20克固體粉末；將該固體粉末在25℃下溶解在100克去離子水中，在轉速為12000r/min下噴霧乾燥；將噴霧乾燥後得 到的產物在馬弗爐中500℃煆燒24小時，脫除範本劑，得到20克脫除範本劑的目標產物球形二氧化矽及矽膠複合載體。

4、將上述20克球形二氧化矽及矽膠複合載體在25℃溫度下與磷鎢酸一起放入去離子水中，攪拌至溶解，且球形二氧化矽及矽膠複合載體：去離子水： 磷鎢酸的摩爾比為1：25：1，並在200℃溫度下進行噴霧乾燥，得到負載磷鎢酸的球形二氧化矽及矽膠複合載體。

用XRD、掃描電鏡和X螢光分析儀來對該負載型磷鎢酸催化劑進行表徵。由XRD譜圖出現的小角度譜峰可知，通過噴霧乾燥法負載磷鎢酸的球形二氧化矽及矽膠複合載體具有介孔材料所特有的 2D的六方孔道結構。

將負載型磷鎢酸催化劑用於催化環己酮和丙三醇的反應時，催化劑可以經過回收而反復使用，並且具有減少副反應、提高轉化率、不腐蝕設備、後處理工藝簡單以及有利於環保等優點。