发布时间 : 星期日 文章二氧化硅 付克烷基化反应 - 图文更新完毕开始阅读
鲁东大学学士学位论文
的硅酸钠溶液，加入到干净小烧杯中，另用电子天平称取相同质量的Fe(NO3)3·9H2O，放入另一烧杯中，并用一定量的3M的硝酸溶解，再将溶解后的Fe(NO3)3·9H2O溶液倒入硅酸钠溶液中，最后用3M的硝酸滴定混合溶液至PH在5-6之间。这里需要控制不同的PH值。最后将混合物放于常温20℃下熟化4天，记录3mol/L硝酸的使用量。
熟化四天后，将样品进行抽滤，并用去离子水进行洗涤，最后将抽滤的样品放入110℃的烘箱中烘干24h，最后取出催化剂研磨，备用。
表二：不同PH制得的催化剂 (室温)
PH的影响
Si/Fe 10 10 10 10 10
PH 2.63 6.74 5.48 4.64 2.98
Na2SiO3/ml Fe3(NO3)．9H2O/g 10 10 10 10 10
0.1356 0.1356 0.1356 0.1356 0.1356
3MHNO3消耗量/ml
16.5 17 15.5 15.5 16
产物质量/g
0.1695 0.2243 0.1790 0.1852 0.1172
2.2.3.3不同熟化温度的催化剂的制备
实验步骤：整个实验过程中，控制Si/Fe比为10：1，为一定量，准确量取10ml制得的硅酸钠溶液，加入到干净小烧杯中，另用电子天平称取相同质量的Fe(NO3)3·9H2O，放入另一烧杯中，并用一定量的3M的硝酸溶解，再将溶解后的Fe(NO3)3·9H2O溶液倒入硅酸钠溶液中，最后用3M的硝酸滴定混合溶液至一定PH值。最后将混合物放于不同的温度下熟化4天，记录3mol/L硝酸的使用量。
熟化四天后，将样品进行抽滤，并用去离子水进行洗涤，最后将抽滤的样品放入110℃的烘箱中烘干24h，最后取出催化剂研磨，备用。
表三：不同熟化温度制得的催化剂（Si/Fe=10）
熟化温度的影响
产物质量/g
0.1719 0.1708 0.1722 0.1626 0.1707
T/℃ 20 30 40 50 60
Na2SiO3/ml Fe3(NO3)．9H2O/g 10 10 10 10 10
0.1356 0.1356 0.1356 0.1356 0.1356
3MHNO3消耗量/ml
16 16 15.5 16 15.5
PH 5.46 5.47 5.49 5.42 5.46
2.2.3.4不含模板剂的催化剂的制备
实验步骤：整个实验过程中，控制Si/Fe比为10：1，PH在5.6左右（尽量控制其数值一样），准确量取10ml制得的硅酸钠溶液，加入到干净小烧杯中，用3M的硝酸滴定混
6
鲁东大学学士学位论文
合溶液至一定PH值，不加任何模板剂，最后将混合物放于常温20℃下熟化4天，记录3mol/L硝酸的使用量。
熟化四天后，将样品进行抽滤，并用去离子水进行洗涤，最后将抽滤的样品放入110℃的烘箱中烘干24h，最后取出催化剂研磨，备用。
表四：不含模板剂的催化剂制备
Na2SiO3/ml Si/Fe
30 30
5 5
Fe3(NO3)．9H2O/g
0.8155 0.8178
3MHNO3消耗量/ml
49 47.5
PH 5.53 5.60
备注 第一次 补充
2.3苄基化合成反应的研究
苄基甲苯是一种性能优良的全膜高压力电容器用新型浸渍剂，其研究对电器工业，电力方面尤其对寒冷地区的输变电有更大的作用，其次还有别的用途，例如，作为低位燃料溶剂，制造压敏记录纸，具有良好的化学稳定性和电气性能，可以用做低压聚乙烯的涂料，有很好的热稳定性和光稳定性，可以制作耐高压电缆，可以用于彩电，圆珠笔芯，也可以在耐高温材料聚对羟基苯甲酸酯的生产中用作溶剂等等，可见在石油精细化工中苄基甲苯系列有着很大的发展前景。
本次实验的主要目的是采用溶胶-凝胶法合成固体非均相催化剂，然后利用自制的催化剂来研究付克烷基化反应制得苄基甲苯，计算其收率。
2.3.1苄基化反应原理
（1）苄基化反应方程式：
反应过程，因为-CH3的位置不同而异构体，产生苄基甲苯的各种异构体，作为绝缘油，苄基甲苯（MBT）和二苄基甲苯（DBT）及其异构体都是很有效的，但是作为电容器浸渍剂，单苄和二苄基甲苯需要按一定比例进行混合，才能满足其物理性能的要求。反应中由于多苄基化、甲苯和氯化苄的多重缩合作用及氯化苄自身的缩合作用而产生多苄基甲苯及其聚合物。
（2）收率的计算[13]：两种反应物甲苯廉价，故使其过量。
利用蒸馏后收集的产品为准，下面的计算为反应和蒸馏两步的总单程收率：
G1/182y1??100%W/126.6
7
鲁东大学学士学位论文
式中y1为单苄基甲苯收率；G1为单苄基甲苯量；W为氯化苄投料量，182、126.6为单苄基甲苯和氯化苄的分子量。
y2?G2/272?100%
W/(126.6?2) y2为二苄基甲苯收率，G2为二苄基甲苯量；272是二苄基甲苯的分子量;总收率y=y1+y2.
2.3.2混合溶液的配制
将甲苯与氯化苄80:5.2（体积比）的比例混合，密封储存备用。实际操作事先将200ml甲苯和13ml氯化苄混合均匀，密封储存备用。
2.3.3不同回流时间的苄基化合成反应
实验步骤：准确量取20ml混合液与50ml反应瓶中，用电子天平准确称取0.1g不含模板剂的催化剂，并倒入反应瓶中，最后加入磁子，在磁力加热搅拌器中进行反应。从开始产生第一滴回流时开始记录时间，控制一定反应温度， 110℃，考察回流时间对苄基化合成反应产率的影响。
2.3.4不同反应温度下的苄基化合成反应
实验步骤：准确量取20ml混合液与50ml反应瓶中，用电子天平准确称取0.1g不含模板剂的催化剂，并倒入反应瓶中，最后加入磁子，在磁力加热搅拌器中进行反应。从开始产生第一滴回流时开始记录时间，控制一定回流时间都为90min，考察反应温度对苄基化合成反应产率的影响。
2.3.5后处理
待生成物冷却后，盛入带磨口塞子的小锥形瓶中，放在电子天平上称其反应产物的重量，并记录数据。最后反应产物密封保存。然后做气相色谱测试。
8
鲁东大学学士学位论文
3结果与讨论
3.1铁掺杂非均相催化剂的形象表征
图1 非均相催化剂的形象表征
采用透射电镜对铁掺杂非均相催化剂的结构做了表征，结果如上图A、B所示，发现铁掺杂非均相催化剂呈无规则颗粒状，呈不规则结构。催化剂研磨的不够均匀，A图放大了3000倍，B图放大了7500倍，从B图可以看到有孔洞的存在，黑色部分代表孔洞。催化剂表面有空洞，使得催化剂的比表面积变大，与反应物的接触面积变大，使得催化剂的催化效率提高。
3.2气相色谱
（以110℃,90min条件下的苄基化合成反应为例） 仪器名称和型号：气相色谱仪 SP-6890 型 柱子型号： SE-07-158
柱温：170℃ 检测：290℃ 汽化：290℃
程升：设置柱温170℃， 保留时间：9min ， 以20℃/min升至290℃后，保留20min。 载气压力：0.05Mpa 氢气压力：0.04 Mpa 氧气压力：0.03 Mpa 进样量：0.3μL.
9