【正文】 CH3NO2 AR 唐 山 學(xué) 院 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 11 首先取 1 個(gè)三口瓶稱取 的 FeSO4和 Fe2(SO4)3分別加入三口瓶中，加入適量的去離子水溶解，放入在水浴中升溫到 45℃ ，然后滴加氨水，調(diào)節(jié) pH 值，使溶液 pH 范圍在 1011 之間，在水浴鍋中繼續(xù)反應(yīng) ，取出放入燒杯中用去離子水洗滌，最后用磁鐵分離磁性基質(zhì)，放入干燥箱中干燥。 取三氯化鐵 克，無水乙酸鈉 克， 1,6己二胺 克，放入燒并加入 100 毫升乙二醇，用電動(dòng)攪拌器攪拌 1 小時(shí)使之溶解，此時(shí)液體為紅棕色。擰緊水熱反應(yīng)釜上蓋，放入馬弗爐中加熱到 200 攝氏度，并在此溫度下保溫 6 小時(shí)。此時(shí)磁性物質(zhì)吸附在超強(qiáng)磁鐵表面，將吸附有磁性物質(zhì)的磁鐵放入干燥箱中，在 60 攝氏度下干燥大約 3 小時(shí)后，將吸附在超強(qiáng)磁鐵表面的磁性物質(zhì)分離下來，保存?zhèn)溆谩?2 號(hào)燒杯， 3 號(hào)燒杯，用去離子水洗滌干凈，在在 1 號(hào)燒杯中加入 1 克氯氧化鋯，再加入 3 毫升鈦酸四丁酯，然后加入約 50 毫升的去離子水， 此時(shí)應(yīng)快速的攪拌，用移液管量取 毫升 ( 克 )磁性基質(zhì)加入。8H2O)，加入 3 毫升的鈦酸四丁酯，唐 山 學(xué) 院 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 12 同樣加入加入 50 毫升去離子水并快速攪拌，再加入 6ml 磁性基質(zhì)。 配置 (NH4)2SO4溶液 100 毫升，將固體物質(zhì)放入到其中中浸泡 24小時(shí)，然后過濾，烘干，后放入坩堝中，然后放入馬弗爐中焙燒，焙燒溫度設(shè)置為600 度。前軀體記為 ZT。 取一個(gè)燒杯，規(guī)格 200 毫升，中加入 1 克向 3 氯氧化鋯， 3 毫升鈦酸四丁酯并加入 50 毫升去離子水并快速攪拌，再加 ( 克 )磁性基質(zhì)。將固體物質(zhì)放入到 mol/l 的(NH4)2SO4中浸泡 24 小時(shí)，然后 過濾，烘干，后放入坩堝中，將坩堝放入馬弗爐中焙燒，焙燒溫度分別為 400 攝氏度， 500 攝氏度， 600 攝氏度。前軀體記為 ZT。 圖 23 固體酸催化劑 圖 24 磁性基質(zhì)制備 圖 25 催化劑煅燒后 唐 山 學(xué) 院 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 13 量取 12ml 乙酸和 10ml 乙醇放入三口瓶中并加入適量的磁性固 體酸催化劑，三口瓶上方安裝回流冷凝管，用電熱套加熱，回流發(fā)生酯化反應(yīng)，酯化反應(yīng)以一小時(shí)候后，停止攪拌，待反應(yīng)體系冷卻后，取下回流冷凝管，換成蒸餾裝置，調(diào)節(jié)蒸餾裝置中電熱套的溫度，調(diào)整為 90 攝氏度，可以蒸出粗產(chǎn)品乙酸乙酯。除去水相，將有機(jī)相 裝入燒瓶中，再次進(jìn)行蒸餾，并收集 7378℃ 的餾分。 圖 26 催化劑催化反應(yīng) 圖 27 乙醇和乙酸的反應(yīng) 取四支比色管，用去離子水清洗干凈， 1 號(hào)比色管中加入 克二苯甲醇，加入溶劑硝基甲烷 5 毫升，震蕩溶解，加入 SZT33600 催化劑 克，再加入乙酰乙酸乙酯 毫升，震蕩，使之反應(yīng) 4 小時(shí)。如圖 26。在 2 號(hào)和 3 號(hào)比色管中加入等量的二苯甲醇和硝基甲烷以及對(duì)甲苯磺酰胺，但分別加入 SZT36600 催化劑 克， SZT310600 催化劑 克 ， 反應(yīng) 4 小時(shí) 。不用自己普板，可以直接進(jìn)行點(diǎn)樣。 進(jìn)行樣品展開時(shí)，應(yīng)當(dāng)根據(jù)樣品的極性的大小、溶解度的大小等因素以及實(shí)驗(yàn)室所擁有的條件來選擇展開劑。薄層的展開在密閉的展開缸中進(jìn)行。 展開后進(jìn)行觀察斑點(diǎn)，在紫外燈光下觀察有熒光斑點(diǎn)，有苯環(huán)的物質(zhì)都有，在用鉛筆畫出斑點(diǎn)的位置 ， 顯色后，立即用鉛筆標(biāo)出斑點(diǎn)的位置。反應(yīng)產(chǎn)物均含有苯環(huán)，所以可用紫外線熒光檢測(cè)。觀察并畫出各個(gè)樣品點(diǎn)的位置。 柱層層析操作比較麻煩，在進(jìn)行柱層層析分離時(shí)，應(yīng)仔細(xì)認(rèn)真。做完這些以后，取柱 層層析硅膠放入燒杯中，加入適量的石唐 山 學(xué) 院 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 15 油醚，用玻璃棒攪拌，產(chǎn)品不能太稠。觀察柱層層析硅膠上端的石油醚，并加入適量的石油醚，調(diào)節(jié)下端閥門，使得柱層層析硅膠上端一直留有石油醚，注意一定不要讓上端石油醚流失完。再將一塊脫脂棉放入管子上端，使得棉花接觸硅膠，棉花上端應(yīng)有少量的石油醚。倒入時(shí)注意反應(yīng)液不能沖開棉花，并保持硅膠上端面平整。結(jié)合本實(shí)驗(yàn)所要分離的產(chǎn)物的性質(zhì)，選取的洗脫劑是乙酸乙酯和石油醚，兩者比例為 1:20。用試管接洗脫劑。將含有同種物質(zhì)的試管中的洗脫機(jī)倒入同一燒杯中，如果一個(gè)試管中含有兩個(gè)物質(zhì)，則把這個(gè)試管中的洗脫劑倒掉。分離出來的單個(gè)物質(zhì)含有大量的洗脫劑。 將含有洗脫劑的物質(zhì)，依次放入燒瓶中，用旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀進(jìn)行蒸發(fā)。所剩余的物質(zhì)即為純組分物質(zhì)。即 SO42/ZrO2/Fe3O4/ TiO2三元復(fù)合氧化物磁性固體酸催化劑。 SO42/ZrO2/Fe3O4/TiO2磁性超強(qiáng)酸的合成 在三頸瓶中加入氯氧化鋯，快速攪拌下，分別加入 二氧化鈦，滴加氨水至 pH 值大于 9，生成的產(chǎn)物用蒸餾水反復(fù)洗滌，調(diào)節(jié)至中性直到溶液中沒有 Cl，然后抽濾、烘干、焙燒（ 600℃ ）。 乙酸和乙醇的反應(yīng) 取乙酸和乙醇放入三口瓶中并加入適量的磁性固體酸催化劑，酯化反應(yīng)以一小時(shí)候后，蒸餾，取 90攝氏度餾分，除去水相部分，有機(jī)層為乙酸乙酯，將有機(jī)層用飽和氯化鈉溶液洗滌，再用法 5mol/l 的氯化鈣溶液洗滌，再次進(jìn)行分水。 表 31 不同催化劑下乙酸跟乙醇的反應(yīng) 序號(hào) 催化劑 反應(yīng)產(chǎn)率 % 催化劑的回收率 % 1 SZB33600 2 SZB36600 3 SZB310600 4 5 6 SZB310400 SZB310500 SZB310700 唐 山 學(xué) 院 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 17 由表 31可知，當(dāng)氯氧化鋯當(dāng)鈦酸四丁酯的摩爾比為 1:1，磁性基質(zhì)加入量為 10ml時(shí)，催化活性最好，催化效果最好。而焙燒溫度也會(huì)對(duì)催化劑有影響，焙燒溫度在 600攝氏度時(shí)效果較好。 二苯甲醇和乙酰乙酸乙酯的反應(yīng) 取 3支比色管用去離子水清洗干凈，分別取 ，加入溶劑硝基甲烷 5毫升，震蕩溶解，加入各種催化劑，在加入乙酰乙酸乙酯 ，震蕩，使之反應(yīng) 5小時(shí)。粗產(chǎn)品用柱層層析分離（展開劑為石油醚：乙酸乙酯摩爾比為 20:1），得出產(chǎn)物，計(jì)算出產(chǎn)率。原因猜測(cè)：這是因?yàn)榇判曰|(zhì) 較少的時(shí)候， Fe3O4高度分散在 ZrO2分子的表面，隨著磁性基質(zhì)負(fù)載量的增加，對(duì)于 ZrO2 的單斜晶相來說產(chǎn)生了一定的破壞作用，這種作用有利于四方晶型的生成與穩(wěn)定。用薄層板和柱層層析檢測(cè)，如下圖 31， B 為薄層檢 測(cè)結(jié)果草圖。從表中數(shù)據(jù)可知，隨著磁性基質(zhì)的加入，產(chǎn)率和回收率都提高。 表 33 不同催化劑催化二苯甲醇與對(duì)甲苯磺酰胺反應(yīng)的轉(zhuǎn)化率和回收率數(shù)據(jù) 圖 31 薄層硅膠板檢測(cè)圖 通過細(xì)致的觀察可以發(fā)現(xiàn)，將較細(xì)的磁性物質(zhì)四氧化三鐵引入到催化劑當(dāng)中去，整個(gè)催化劑帶有磁性，當(dāng)反應(yīng)完成后，使得反應(yīng)后的產(chǎn)物與催化劑的分離比較容易，與液體酸催化劑相比，具有省時(shí)、簡(jiǎn)捷、耗能低等優(yōu)點(diǎn)。說明實(shí)驗(yàn)所得催化劑的活性較好。由于回收率較小，所以第一次實(shí)驗(yàn)失敗。通過三氯化鐵、 1,6己二胺、乙酸鈉、乙二醇之間的反應(yīng)合成磁性基質(zhì)，這種方法合成的磁性基質(zhì)，其磁性較強(qiáng)，將這 種磁性基質(zhì)引入催化劑中，催化劑明 顯帶有磁性，且催化活性也較好。 唐 山 學(xué) 院 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 20 結(jié)論 本次畢業(yè)設(shè)計(jì)是制備 SO42/ZrO2/Fe3O4/TiO2催化劑，以及對(duì)其催化性能進(jìn)行研究。二苯甲醇與乙酰乙酸乙酯反應(yīng)產(chǎn)率可到 %。 3 焙燒溫度對(duì)催化劑的催化性能也有影響，當(dāng)溫度為 600 攝氏度時(shí)，此種固體酸催化劑的催化活性較高。在大學(xué)階段，我在學(xué)習(xí)上和思想上都受益非 淺，有了很大的提升。 感謝唐山學(xué)院四年來的培養(yǎng)，感謝李?；ɡ蠋煂?duì)本論文從選題、構(gòu)思、資料收集到最后定稿的各個(gè)環(huán)節(jié)給予的悉心教導(dǎo)，并最終得以順利完成畢業(yè)論文。李老師治學(xué)態(tài)度嚴(yán)謹(jǐn)，知識(shí)淵博，工作態(tài)度精益求精，科研精神積極進(jìn)取，具有非常好的師者風(fēng)范，是我畢生學(xué)習(xí)楷模。 感謝我的室友們，我們都是從自己家鄉(xiāng)來到這個(gè)新的城市，是你們和我共同維系著彼此之間兄弟般的感情，維系著寢室那份家的融洽。 最后我要再次感謝我所有的老師、同學(xué)、朋友，感謝你們?cè)谶@四年的關(guān)愛和照顧。 唐 山 學(xué) 院 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 22 參考文獻(xiàn) [1] 錢伯章 . 綠色固體酸催化劑烷基化進(jìn)展 [J]. 天然氣與石油 . 2020, 24(3): 2932. 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