【正文】 direct condensation of allantoin in new highefficiency solid superacid catalysts, exploration of allantoin catalyzed by solid superacid and synthesis routes, thus contributing to the preparation of solid Super acid and allantoin production technology to provide a valid reference. Experimental consideration: the amount of acid, the reaction temperature, raw material Proportioning and acid catalyst, reaction time. To reach the optimum technological conditions for synthesis of allantoin: urea n: n using glyoxylic acid as 4 g phosphoric acid as the catalyst, the reaction temperature 80 ℃ , response time 4H, product yield of %. Key words : allantoin 。 于世濤 . 尿囊素的合成工藝 [J]. 青島科技大學(xué)學(xué)報 (自然科學(xué)版 ) 4. 高永紅 , 陶丁 . 尿囊素的提純 [J]. 上海應(yīng)用技術(shù)學(xué)院學(xué)報 (自然科學(xué)版 ) 5. 劉錦梅 ,袁月蓮 ,王艷麗 , 等 . 毛細管 法測定熔點實驗的改進 [J]. 實驗室科學(xué) 6. 田艷茹 . 毛細管法熔點測定儀示值誤差測量結(jié)果的不確定度評定 [J]. 計量與測試技術(shù) 注：此表由指導(dǎo)教師填寫后發(fā)給學(xué)生，學(xué)生按此表要求開展畢業(yè)設(shè)計（論文）工作。（ 1010 月） ，進行實驗。 通過實驗綜合考慮 ：酸用量 、 反應(yīng)溫度 、 原料配比 、 催化劑酸類 、 反應(yīng)時間。 以此得出 尿囊素合成的最佳工藝條件 。（ 113 月） ，優(yōu)化實驗方案，處理實驗所得數(shù)據(jù)。 第 3 頁 共 23 頁 新型固體超強酸催化合成尿囊素 摘要 本 文 旨在研究出適合于尿素乙醛酸直接縮合生產(chǎn)尿囊素的新型高效固體超強酸催化劑，并探索固體超強酸催化的尿囊素合成反應(yīng)的工藝路線，從而為固體超強酸的制備和尿囊素生產(chǎn)的技術(shù)進步提供有效參考。 solid super acid catalyst。溶于熱水、熱醇和稀氫氧化鈉溶液；微溶于常溫的水和醇；難溶于乙醚和氯仿等有機溶劑；其飽和水溶液 ( 濃度為 %) 呈微酸性， pH 為 。 醫(yī)藥方面 尿囊素具有促進細胞生長，加快傷口愈合，軟化角質(zhì)層等生理功能，是皮膚創(chuàng)傷的良好愈合劑；作為一種藥物添加劑，可用來緩解和治療皮膚干燥癥，治療鱗屑性皮膚疾患，用作抗?jié)兯幍取Ｌ砑幽蚰宜氐幕瘖y品，具有保護組織、親水、吸水和防止水份散發(fā)等作用；添加尿囊素的第 8 頁 共 23 頁 發(fā)乳、發(fā)膏，對頭發(fā)有保護作用，使頭發(fā)不分叉、不斷 發(fā)；添加尿囊素的雪花膏、唇膏、香波能使肌膚、口唇柔軟和富有彈性，并有美麗的光澤。 在飼料方面的應(yīng)用 尿囊素具有促進消化道細胞增殖，增強正常細胞活力，提高胃腸道消化吸收功能的作用，同時能使畜禽對流行疫病產(chǎn)生抵抗力，是一種很好的飼料添加劑。以上各條路線各有利弊，如二氯乙酸法受二氯乙酸的原料來源限制；草酸電解法投資較大；乙醛酸鈣法反應(yīng)工藝流程長，步驟多；尿酸法的尿酸 來源及價格均受限制，總而言之，這些方法有的原料昂貴，有的設(shè)備復(fù)雜或工藝條件苛刻，有的投資大，有的能耗高或污染嚴重，因而發(fā)展受到較大限制，三氯乙醛法和乙醛酸與尿素直接縮合法較易實現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)，而目前工業(yè)生產(chǎn)尿囊素普遍采用乙醛酸與尿素直接縮合，要提高尿囊素的質(zhì)量與收率，關(guān)鍵在于乙醛酸與尿素縮合反應(yīng)。 與液體酸催化劑相比，固體酸催化在工藝上更容易實現(xiàn)連續(xù)化生產(chǎn)，且不存在對設(shè)備的腐蝕等問題；另外，固體酸催化劑可在高溫下反應(yīng)，可擴大酸催化劑的應(yīng)用領(lǐng)域，并易于與其他單元過程耦合形成集成過程，節(jié)約能源和資源。 第 10 頁 共 23 頁 第 2部分 實驗材料與研究方法 實驗材料及儀器 實驗材料與試劑 本實驗所用的主要試驗材料及化學(xué)試劑如表 所示。將濾餅在 110℃ 烘干，稱重，按 1ml/g 的比例加入硫酸溶液浸漬一定時間，再次烘干，最后放入馬弗爐中在指定溫度下焙燒一段時間。依據(jù) XRD 衍射圖中的衍射峰的位置和半峰寬，利用 Scherrer 公式可以計算出納米粒子的粒徑 D： 式中， K 為常數(shù)，用半高寬 β1／ 2(弧度 )時 K 取 ； θ 為 Bragg 角，度； λ 為測定時所用 X 射線波長， 197。散射角的大小與樣品的密度、厚度相關(guān)，因此可以形成明暗不同的影像。通常以波長（ μm）或波數(shù)（ cm1）為橫坐標，吸光度（ A）或百分透過率（ T%）為縱坐標，將這種吸收情況以吸收曲線的形式記錄下來，得到該物質(zhì)的紅外吸收光譜，簡稱紅外光譜。采用毛細管法測定尿囊素產(chǎn)品熔點，并通過測定產(chǎn)物的熔點初步判斷其純度。L 1 的氫氧化鈉溶液滴定，每消耗 1 ml mol第 14 頁 共 23 頁 第 3部分 鋯基催化劑用于尿囊素合成的研究 固體超強酸催化作用原理 固體酸催化劑的活性中心是 B 酸中心和 L 酸中心，對某些化學(xué)反應(yīng)酸催化主要有三種情況 ： ① B 酸中心起主導(dǎo)作用； ② L 酸中心起主導(dǎo)作用； ③ 二者起協(xié)同作用。這表明該鍵具 有較強的共價雙鍵的特性，其誘導(dǎo)效應(yīng)使 Fe－ O 鍵上的電子云發(fā)生偏移，從而使該催化劑呈現(xiàn)超強酸性。但 SiO2 摻雜量繼續(xù)增加，其催化活性又逐漸降低。 焙燒溫度 催化劑的焙燒 是 其活化的有效手段，實驗中將 1mol/L硫酸浸漬 1h處理的SiO2： ZrO2比為 5： 95的試樣在不同溫度下焙燒 3h，考察焙燒溫度對 SO42/SiO2ZrO2的催化 性能的影響，結(jié)果見圖 。 焙燒時間 圖 500℃ 下焙燒不同時間的 SO42/SiO2ZrO2 催化合成尿囊素的結(jié)果。從表中可以得出本研究制備的 SO42/SiO2ZrO2 催化劑的最佳焙燒時間為 3h，此時產(chǎn)品收率為 %。硫酸溶液濃度較低則與氧化物結(jié)合的 SO42少，催化劑的酸催化中心密度低，總體催化活性位亦較少，因此催化活性不高；用過高的硫酸溶液浸漬時，金屬氧化物將部分溶解，并在催化劑表面將形成硫酸鹽，焙燒過程中分解生成的金屬氧化物會取代原來的強酸位，使 SO42/SiO2ZrO2 催化劑表面酸強度重新分布，同時，過量的 SO42有可能覆蓋 SO42/SiO2ZrO2 的超強酸位，從而使得催化劑活性降低。另外，浸泡時間過長，可能使表面金屬氧化物微粒溶解形成硫酸鹽，并在催化劑焙燒過程中分解產(chǎn)生的金屬氧化物會取代酸位，是催化劑活性降低，故選擇浸漬時間為 ，此時產(chǎn)品收率為 %。 稀土 La 元素含量對催化劑活性影響結(jié)果見 圖 。 2025303540 L a 含量/ %收率/% . 圖 La 含量對反應(yīng)結(jié)果的影響 （反應(yīng)條件： n(尿素 )： n(乙醛酸 )為 4:1，反應(yīng)溫度 75℃ ，反應(yīng)時間 5h，催化劑用量 ） 工藝條件優(yōu)化 第 19 頁 共 23 頁 催化劑用量 實驗中選用 %La 修飾的 SO42/SiO2ZrO2 作催化劑，在尿素與乙醛酸 量比為 4:l，反應(yīng)溫度為 75℃ ，反應(yīng)時間 5h 情況下進行縮合反應(yīng)，考察了不同催化劑用量對縮合反應(yīng)的影響，結(jié)果見圖 。 010203040501 2 3催化劑用量/ g轉(zhuǎn)化率/% . 圖 催化劑用量對 產(chǎn)品收率 的影響 反應(yīng)物配比 由乙醛酸尿素縮合反應(yīng)式可知，尿素與乙醛酸的摩爾比理論上為 2: 1， 但由于縮合反應(yīng)為可逆反應(yīng)，為使平衡向有利于產(chǎn)物生成的方向進行，通常采用使某一反應(yīng)物過量的方法以促進反應(yīng)的進行。 第 20 頁 共 23 頁 202530354045503:1 :1 4:1 :1 5:1n(尿素)：n(乙醛酸)收率/% . 圖 反應(yīng)物配比對 產(chǎn)品收率 的影響 反應(yīng)溫度 改變不同的反應(yīng)溫度，以原料配比 n(尿素 )： n(乙醛酸 )為 4:1，反應(yīng)時間 5h，以 %La 修飾的 SO42/SiO2ZrO2 作催化劑進行縮合反應(yīng)，研究溫度對尿囊素產(chǎn)率的影響，結(jié)果見