【正文】 .................................................................................................. 8 本課題研究的意義和主要內(nèi)容 ....................................................................................... 9 第二章 試驗(yàn)部分 ................................................................................................................. 10 試驗(yàn)原理 ......................................................................................................................... 10 試驗(yàn)試劑與儀器 ............................................................................................................. 11 固體酸催化劑的制備 ..................................................................................................... 11 催化劑的設(shè)計(jì) .............................................................................................................. 11 載體的選擇 .................................................................................................................. 12 固體酸催化劑的制備 .................................................................................................. 12 合成對(duì)硝基苯甲酸乙酯試驗(yàn) ......................................................................................... 12 對(duì)硝基苯甲酸乙酯合成反應(yīng) ...................................................................................... 12 固體酸催化劑的回收利用 .......................................................................................... 12 樣品純度的測(cè)定 .......................................................................................................... 12 酯收率的測(cè)定 .............................................................................................................. 12 產(chǎn)品熔點(diǎn)的測(cè)定 ........................................................................................................... 12 正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)方案 ......................................................................................................... 13 催化劑的重復(fù)使用對(duì)酯收率的影響 .............................................................................. 13 第三章 試驗(yàn)結(jié)果分析及討論 .......................................................................................... 14 產(chǎn)品分析鑒定及純度分析 ............................................................................................. 14 各因素共同影響下的酯收率結(jié)果及分析 ..................................................................... 14 醇酸摩爾比的影響 ...................................................................................................... 16 反應(yīng)溫度的影響 .......................................................................................................... 16 反應(yīng)時(shí)間的影響 .......................................................................................................... 17 催化劑量的影響 .......................................................................................................... 18 結(jié) 論 ........................................................................................................................................... 19 致 謝 ............................................................................................................. 錯(cuò)誤 !未定義書簽。 solid acid catalyst。近年來國(guó)內(nèi)許多學(xué)者都在研究開發(fā)一類新型酯化反應(yīng)催化劑 ——固體酸型催化劑 [57]，固體酸催化劑克服了液體酸的缺點(diǎn)，并且具有容易與液相反應(yīng)體系分離、不腐蝕設(shè)備、后處理簡(jiǎn)單、很少污染環(huán)境、選擇性高等特點(diǎn)，可在較高溫度范圍內(nèi)使用，擴(kuò)大了熱力學(xué)上可能進(jìn)行的酸催化反應(yīng)的應(yīng)用范圍 [8]。 唐明明等 [11]以對(duì)甲苯磺酸為催化劑，合成對(duì)硝基苯甲酸乙酯。該法具有收率穩(wěn)定，產(chǎn)品純度好，副產(chǎn)物少，且對(duì)環(huán)境污染小等特點(diǎn)。催化劑用量 ， n(醇 ):n(酸 )=6:1，反應(yīng)溫度為 82～ 87℃ 下回流 90min時(shí)，酯化產(chǎn)率可達(dá) ％以上。雜多酸具有活性高、不腐蝕設(shè)備、污染少等優(yōu)點(diǎn)。根據(jù)Lewis 和 Bronsted 對(duì)酸堿的定義，更嚴(yán)格地說，固體酸是指能夠接受電子對(duì)或是給出質(zhì)子的固體物質(zhì)。 下面介紹幾種不同酸類型的固體酸催化劑。試驗(yàn)表明，催化劑 SnO最適用溫度為 160～ 230℃ ，效果優(yōu)于 H2SO4。 用作酯化反應(yīng)催化劑的主要是 12系列雜多酸，常用的有鎢磷酸、鎢硅酸、鉬磷酸和鴿鍺酸等幾種。王新平等人將雜多酸固載于活性炭上，將 HPA/C催化劑用于常壓氣固相合成乙酸乙酯，在酸醇摩爾比為 1:1，酯 化率為 70％時(shí)。 M代表金屬離子， n代表金屬離子價(jià)數(shù)， m表示 SiO2和 Al2O3的物質(zhì)的量之比即硅鋁比， p為水分子數(shù)， m不同可產(chǎn)生不同硅鋁比的分子篩。李紅等以固體超強(qiáng)酸 TiO2/SO42沸石分子篩為催化劑合成了鄰苯二甲酸二辛酯，反應(yīng)時(shí)間 3h，反應(yīng)溫度為 190～ 210℃ ，酯化率可達(dá) 98％以上。魯波等以大孔磺酸型陽離子交換樹脂為催化劑合成甲基丙烯酸甲酯，并進(jìn)行了動(dòng)力學(xué)研究。但由于使用允許溫度較低 (120℃ 以下 )、價(jià)格較高而受到局限。蔣平平等研制了 SO42/ZrO2固體超強(qiáng)酸催化劑，并催化合成了偏苯三酸三辛酯。SO42/MxOy型固體超強(qiáng)酸存在的主要問題是使用壽命短、易失活，究其原因有：催化劑表面積炭、硫酸根因溶劑化而流失、高價(jià)態(tài)的硫被還原成低價(jià)態(tài)、親核基團(tuán)或分子進(jìn)攻超強(qiáng)酸中心。 沉淀法 沉淀法是制備固體催化劑最常用的方法之 一，沉淀法開始階段總要先將兩種或更多種溶液或固體物質(zhì)的懸浮液加以混合，有時(shí)也是用簡(jiǎn)單的非沉淀的干法混合，導(dǎo)致沉淀。 本課題研究的意義和主要內(nèi)容 對(duì)硝基苯甲酸乙酯是一種重要的有機(jī)合成中間體，同時(shí)也是一種用于防止皮革制品、軟塞產(chǎn)品和某些顏料霉變的最有效的殺菌劑。通過進(jìn)行反復(fù)試驗(yàn)，對(duì)試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行科學(xué)的對(duì)比和分析來觀測(cè)每一個(gè)影響因素對(duì)合成對(duì)硝基苯甲酸乙酯反應(yīng)的影響規(guī)律。 本試驗(yàn)采用醇與有機(jī)酸反應(yīng)，其反應(yīng)原理如下： 當(dāng)醇和有機(jī)酸作 用時(shí)，一般地，在形成酯的過程中，是羧酸分子中的羥基與醇羥基中的氫原子結(jié)合成水 ， 其余的部分縮合成酯。本試驗(yàn)在前期查閱了一些資料，從得到的數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn) SiO2 作為載體的催化劑都能得到很好的催化效果，所以采用固體 SiO2 作為濃硫酸的載體。即： 酯收率 =(酯的生成量 /反應(yīng)物進(jìn)料量） 100% （ 21） 產(chǎn)品熔點(diǎn)的測(cè)定 將試樣研磨成細(xì)粉末，用毛細(xì)管取 35mm 的樣品，然后放在 MP300 全自動(dòng)熔點(diǎn)儀上測(cè)出樣品的熔點(diǎn)，記錄下樣品的初熔點(diǎn)和終熔點(diǎn)。試驗(yàn)合成的對(duì)硝基苯甲酸乙酯的熱重分析曲線如圖 所示。 醇酸摩爾比的影響 醇酸摩爾比對(duì)酯收率的影響， 以醇酸摩爾比為橫坐標(biāo)，該水平下的平均酯收率為縱坐標(biāo)作圖。 溫度繼續(xù)升高對(duì)反應(yīng)速率的影響減小 ， 導(dǎo)致酯收率增加減慢。同時(shí)能耗將增加 且 和 3h 的酯收率相近，因此確定最佳反應(yīng)時(shí)間為 。濃硫酸有強(qiáng)的腐蝕性，但是所用載體一種環(huán)境友好的載體，做成固體酸催化劑時(shí)就沒有那么強(qiáng)的腐蝕性，反應(yīng)后的唯一副產(chǎn)物為水，產(chǎn)物對(duì)硝基苯甲酸乙酯可與催化劑很好的分離，