负载型硅钨酸催化剂助催化四氢呋喃

四氢呋喃是一种高极性,低沸点性能优良的低毒溶剂,广泛用作表面涂料、防腐涂料和薄膜涂料的溶剂,其最主要的用途是生产聚四亚甲基醚二醇(PTMEG),聚氨酯弹性体和聚氨酯人造革等。还用做酯化反应和聚合反应中的溶剂,在医药中合成一些激素药的原料。

我国主要采用糠醛法生产四氢呋喃,此法原料消耗多,工艺复杂,装置规模小,产量少, 环境污染严重。而以磷酸/硫酸为催化剂,1,4-丁二醇为原料液相环化脱水制备四氢呋喃工艺简单,催化剂活性高,但磷酸/硫酸对设备腐蚀严重,且液态酸催化剂和产品分离困难对环境造成污染。

四氢呋喃图片

以磷钨酸、硅钨酸为代表的钨杂多酸是一类由氧原子桥接金属原子形成的金属氧簇化合物。具有良好的催化性能,是一种高效的双功能催化剂,不仅具有酸催化性能,还具有氧化还原催化性能。杂多酸结构稳定,可以用在均相或者非均相催化环境,也可以和相转移催化剂共同使用,对环境无污染,对设备腐蚀性小,是一种很有发展前途的绿色催化剂。

有研究人员提出一种负载型硅钨酸催化剂,可以解决环境污染的弊端。这种催化剂的制备需要以高岭土为载体。

催化剂的制备过程:将硅钨酸溶解于蒸馏水中,使硅钨酸水溶液的体积等于载体的孔体积,并浸渍到载体上 (即等孔体积浸渍法),载体选用高岭土,在120-220℃下焙烧2~6个小时,在焙烧过程中每隔20~40min搅拌一次,以使硅钨酸均匀的负载在载体上。催化剂中硅钨酸的含量为浸渍液中硅钨酸的质量与被浸渍的高岭土的质量比,制成的催化剂中含硅钨酸的质量百分含量在5~25%之间。

催化剂活性测试方法:取150毫升的1,4-丁二醇加热至230℃沸腾时加入0.5g的催化剂反应,随反应的进行用气相色谱分析精馏出的产物和反应釜中的反应物中的1,4-丁二醇和四氢呋喃的浓度,计算转化率和选择性,最后得出结论,含硅钨酸为5%的高岭土反应时间为180分钟催化剂的转化率和选择性均高于95%。

由此可知,负载型硅钨酸催化剂具有良好的催化1,4-丁二醇环化脱水制备四氢呋喃的活性,无污染,低成本,高效益。

 

 

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