對叔丁基甲苯液相催化氧化的研究.pdf

1、對叔丁基甲苯(PTBT)氧化反應生成的主要產(chǎn)物有對叔丁基苯甲醛(PTBD)和對叔丁基苯甲酸(PTBA)，它們都是有機合成工業(yè)中的重要中間體，廣泛應用于化工合成和精細化工產(chǎn)品行業(yè)。本文研究了鈷絡合物(Ⅱ)、鈷絡合物(Ⅲ)、不同配比的鈷絡合物(Ⅱ)和錳絡合物(Ⅲ)以及CoSBA-15作催化劑對PTBT液相氧化反應的催化性能及規(guī)律。
　　首先，本文考察了常壓、無溶劑、鈷絡合物(Ⅱ)為催化劑條件下，空氣流量、反應溫度及催化劑用量對催化體系

2、的影響。發(fā)現(xiàn)空氣流量達到150mL/min時可滿足反應需氧量，消除傳質(zhì)對反應的影響;提高溫度可加快反應速率，有利于PTBA生成;PTBT的轉(zhuǎn)化率隨催化劑用量的增加而先增大后減小，PTBA的收率隨催化劑用量增加而增大，但當催化劑用量大于30ppm時，PTBA收率差異不大。確定的最優(yōu)工藝條件為:空氣流量150mL/min、反應溫度150℃、催化劑用量30ppm，在此條件下，反應8h，PTBT轉(zhuǎn)化率為54.9％，PTBA收率達94.8％。另外

3、，本文結(jié)合該體系的反應機理，建立了動力學模型，并根據(jù)不同溫度下反應物與產(chǎn)物的濃度變化，擬合了動力學參數(shù)。
　　其次，在上述最優(yōu)工藝條件下，對比鈷絡合物(Ⅱ)與鈷絡合物(Ⅲ)的催化活性，發(fā)現(xiàn)二者對PTBT液相氧化具有相似的催化效果。此外，本文考察了鈷絡合物(Ⅱ)和錳絡合物(Ⅲ)對PTBT液相空氣氧化反應的協(xié)同催化作用。結(jié)果表明，鈷錳協(xié)同作用與其配比有密切關(guān)系，對反應速率和氧化產(chǎn)物分布都存在影響。在鈷錳質(zhì)量含量比為1∶1時，反應前期的

4、反應速率較其他鈷錳配比條件要快;在鈷錳質(zhì)量含量比為1∶3時，PTBT氧化合成PTBD的收率明顯高于催化劑為鈷絡合物(Ⅱ)的情況。由此可見，調(diào)節(jié)鈷錳配比可實現(xiàn)PTBT的選擇性氧化。
　　最后，本文采用水熱合成法合成了CoSBA-15分子篩催化劑，并采用XRD、N2吸附、熱重分析手段對其結(jié)構(gòu)進行表征。分別用O2、H2O2和叔丁基過氧化物(TBHP)作氧化劑，將CoSBA-15分子篩用于PTBT液相選擇性氧化合成PTBD的反應中，結(jié)果表