【導讀】催化劑，并探索固體超強酸催化的尿囊素合成反應的工藝路線。通過實驗綜合考慮：。酸用量、反應溫度、原料配比、催化劑酸類、反應時間。以此得出尿囊素合成的最佳。，并通過論文檢索，了解論文研究的內(nèi)容。，制定出實驗方案并做好實驗準備。，優(yōu)化實驗方案，處理實驗所得數(shù)據(jù)。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。條件為：n尿素∶n乙醛酸為4、4mL磷酸作催化劑、反應溫度80℃、反應時間4h，實驗材料及儀器..

　　

【正文】 前軀體按液固比 1ml/g 的比例用 ，500℃ 焙燒 3h，考察催化劑對尿囊素合成反應的催化活性，結(jié)果見圖 。 1015202530 浸漬時間/h收率/% . 圖 浸漬時間對 產(chǎn)品收率 的影響 （反應條件： n(尿素 )： n(乙醛酸 )為 4:1，反應溫度 75℃ ，反應時間 5h，催化劑用量 ） 第 18 頁 共 23 頁 由圖 可見， 前產(chǎn)品收率隨時間的延長而上升，時間進一步 則增加則會對催化劑活性帶來不利影響。這可能是由于時間太短硫酸與氧化物相互間的作用不夠，而浸泡時間過長，固體超強酸的比表面積會顯著降低，有可能導致催化酸中心總量的減少。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 修飾 在催化劑上引入多元金屬氧化物，使各種金屬氧化物之間取長補短，以便增強催化劑的活性。稀土元素的特殊電子層結(jié)構(gòu)具有較多的未成對電子，原子磁 矩高，電子能級豐富，其躍遷能級的數(shù)目較多。這樣在煅燒過程中， ≡ZrOZr≡縮聚物的分解釋放大量能量， La 元素較多的能級可以吸收反應過程中釋放出的能量，從而降低所生成的納米粒子表面的能量，以至減少納米粒子之間的團聚，即適量的 La 摻雜可抑制催化劑粒徑的長大，從而有益于催化活性的改善。 稀土 La 元素含量對催化劑活性影響結(jié)果見 圖 。 SO42/SiO2ZrO2表面負載少量的 La 能提高催化劑的活性，并在負載量為 %時最佳，此時產(chǎn)品收率為%。負載少量鑭會改變催化劑表面原子的化學狀態(tài)，增強金 屬離子吸電子能力，使催化劑表面酸中心密度增加。但鑭負載量過高時，催化活性有所下降，這是因為僅鑭起著助催化劑作用，它可以使 SO42/SiO2ZrO2的活性改善，但本身無活性，用量太多時反而占據(jù)表面的活性酸位，使酸中心減少，導致活性下降。 2025303540 L a 含量/ %收率/% . 圖 La 含量對反應結(jié)果的影響 （反應條件： n(尿素 )： n(乙醛酸 )為 4:1，反應溫度 75℃ ，反應時間 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，反應溫度為 75℃ ，反應時間 5h 情況下進行縮合反應，考察了不同催化劑用量對縮合反應的影響，結(jié)果見圖 。縮合反應速率受催化劑的影響較大，催化劑用量少，反應速度慢，時間長。由圖可見，隨著催化劑用量的增加，反應速率加快，尿囊素產(chǎn)率上升。當催化劑用量為 （占總反應物料質(zhì)量的 %）時，可獲得較高 產(chǎn)品收率 ，繼續(xù)增加催化劑的量，產(chǎn)率的提高幅度不大，反而會由于增大了催化劑量，使成本增高，所以選擇 為適宜的催化劑用量，此時產(chǎn)品收率為 %。 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 反應物配比 由乙醛酸尿素縮合反應式可知，尿素與乙醛酸的摩爾比理論上為 2: 1， 但由于縮合反應為可逆反應，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物過量的方法以促進反應的進行。選用 %La 修飾的SO42/SiO2ZrO2作催化劑，反應溫度為 75℃ ，反應時間 5h情況下進行縮合反應，考察了不同原料配比對縮合反應的影響，結(jié)果見圖 。由圖 可知，尿素乙醛酸二者物質(zhì)量之比越大，產(chǎn)率越高，但尿素過量太多，產(chǎn)率反而下降。這可能是由于尿素量太大，使反應液中乙醛酸的濃度降低，降 低反應速度，從而導致轉(zhuǎn)化率及產(chǎn)品降低；另外，若尿素用量過多，導致部分尿素結(jié)晶混入尿囊素中，影響產(chǎn)品純度會增加后處理的難度，故確定適宜的原料配比 n(尿素 )： n(乙醛酸 )為 4:1，此時產(chǎn)品收率為 %。 第 20 頁 共 23 頁 202530354045503:1 :1 4:1 :1 5:1n(尿素)：n(乙醛酸)收率/% . 圖 反應物配比對 產(chǎn)品收率 的影響 反應溫度 改變不同的反應溫度，以原料配比 n(尿素 )： n(乙醛酸 )為 4:1，反應時間 5h，以 %La 修飾的 SO42/SiO2ZrO2作催化劑進行縮合反應，研究溫度對尿囊素產(chǎn)率的影響，結(jié)果見圖 。由圖可見， 80℃ 之前，隨著溫度升高， 反應速度加快 ，產(chǎn)品收率增加；溫度進一步升高，由于尿囊素不穩(wěn)定，長時間在 較高溫 水溶液中易分解，本實驗中亦觀察到 85℃ 反應液最后顏色變深，呈褐色，為了避免發(fā)生尿囊素分解反應，故最佳反應溫度選定在 75℃ 進行，此時產(chǎn)品收率為 %。 2025303540455065 70 75 80 85反應溫度/℃收率/% 圖 反應溫度對 產(chǎn)品收率 的影響 反應時間的影響 固定反應溫度為 75℃ 、原料配比 n(尿素 )： n(乙醛酸 )為 4:1， %La 修飾的SO42/SiO2ZrO2作催化劑進行縮合反應，研究反應時間對尿囊素產(chǎn)率的影響，結(jié)第 21 頁 共 23 頁 果見圖 。由圖可見，隨著溫 度升高，產(chǎn)品收率增加；但反應時間達到 5h 后，產(chǎn)品收率增加幅度不明顯，且當反應時間達到 6h 以后生成的產(chǎn)品收率會降低，這是由于尿囊素不穩(wěn)定，在水溶液中長時間加熱會易分解，故最佳反應時間選定在 5h，此時產(chǎn)品收率為 %。 202530354045503 4 5 6 7反應時間/h收率/% . 圖 反應時間對 產(chǎn)品收率 的影響 結(jié)論 催化劑的最佳制備條件： SiO2摻雜量 5wt%， La2O3摻雜量 %，浸漬液硫酸濃度 ，浸漬時間 ，焙燒溫度 500℃ ，焙燒時間 3h。 以稀土 La 修飾的 SO42/SiO2ZrO2作催化劑催化 乙醛酸尿素縮合反應的最佳工藝條件為：催化劑用量 ，原料配比 n(尿素 )： n(乙醛酸 )為 4:1，反應溫度 75℃ ，反應時間 5h。在最優(yōu)工藝條件下，尿囊素收率則可達 41 %左右 。 尿囊素合成的最佳工藝條件為： n 尿素 ∶ n 乙醛酸 為 4mL 磷酸作催化劑、反應溫度 80℃ 、反應時間 4h，產(chǎn)品收率為 %。 產(chǎn)品經(jīng)紅外光譜、元素分析表征后證實為尿囊素，其熔點為 228~230℃ ，純度為 %，達到藥用標準中含量 ~%的要求。 參考文獻： [1] 雷彥斌 。 賈瑛 . 乙二醛硝酸氧化制備尿囊素正交實驗研究 [J]. 化工時刊 , 2020, (07):1921 [2] 蘇鵬 . 尿 囊 素 的 合 成 技 術(shù) [J]. 科 技 情 報 開 發(fā) 與 經(jīng) 濟 , 2020, (23):158159+164 [3] 裴蕾 ,劉福勝 。 于世濤 . 尿囊素的合成工藝 [J]. 青島科技大學學報 (自然科學版 ), 2020, (02):106109 [4] 高永紅 , 陶 . 丁 . 尿囊素的提純 [J]. 上海應用技術(shù)學院學報 (自然科學版 ), 2020, (01):3538 [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 , 2020, (03):7778 [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) , 2020, (05):7981 [7] 程芹 ,崔祜徽 ,張蕾 , 等 . 尿囊素的合成及其表征 [J]. 精細石油化工進展 , 2020, (09):1719 致謝 感謝我的論文指導老師 劉麗秀 老師，在百忙之中抽空指導我做實驗、 修改論文。劉 老師淵博的專業(yè)知識、豐富的實踐經(jīng)驗和崇高的敬業(yè)精神使我受益匪淺，在 她 的耐心指導下， 我的論文才得以順利完成。在這里我要向劉 老師表示衷心的感謝。 同時也要感謝 何老師，沈 老師。在我做實驗時，給了我很多幫助，為我們提供了齊全的設備，環(huán)境整潔的實驗環(huán)境，幫助我們解決了實驗中遇到的很多難題。 致謝人：林永露 2 0 1 1 年 5 月 9 日