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蒽醌(AQ)是重要的有机染料中间体,种类繁多,应用广泛,在有机染料行业中占有举足轻重的地位。开发沸石分子筛固体酸催化剂代替传统的路易斯酸催化剂可以简化蒽醌合成工艺,实现蒽醌的绿色合成,具有一定的应用价值和现实意义。本文研究了四种H-型沸石分子筛在苯与苯酐合成蒽醌的酰基化反应中的催化性能,优选出较适宜的沸石分子筛HM-3,并在此基础上进行改性研究。利用吡啶红外吸附光谱、NH3程序升温脱附、X射线粉末衍射和BET吸脱附技术等方法对不同改性催化剂进行结构和酸性表征,初步探讨了不同改性催化剂结构与性能的关系。本文在液-固相间歇反应条件下,采用HM-3沸石催化苯与苯酐的Friedel-Crafts酰化反应合成蒽醌。采用气相色谱技术对反应产物进行分析。考察了HM-3分子筛催化剂制备条件,并探讨了苯与苯酐酰化反应的反应温度、反应时间、反应物配比、催化剂用量及搅拌速度对催化性能的影响,得出最适宜反应条件:H交换次数为2次,H交换温度为90℃,焙烧温度为550℃;反应温度为250℃,反应时间为5h,反应物配比n(苯)n/(苯酐)为4/1,催化剂用量占反应物中苯酐量的42.2%,搅拌速度为500r/min,在以上优化条件下蒽醌最高产率为23.64%。同时,本文对分子筛催化苯酐法一步合成蒽醌反应的催化机理进行了初步探讨,通过实验结果和相关表征可知起催化作用的主要是分子筛的B酸位,L酸位具有协同作用。本文采用了无机酸盐、无机质子酸、锆系固体超强酸、氧化铈、金属铝盐对HM-3分子筛进行改性,得到了以下结论:(1)用(NH4)2SO4改性的最佳条件:浓度为0.75mol/L,改性温度为90℃,焙烧温度为550℃。改性分子筛催化剂性能优于HM-3分子筛,目标产物蒽醌的产率可达28.18%,蒽醌的选择性为94.7%。(2)无机质子酸改性的HM-3分子筛催化活性普遍降低,但对蒽醌选择性影响不大。(3)锆系固体超强酸改性HM-3分子筛的反应活性和反应选择性均下降。(4)氧化铈的改性虽然降低了HM-3分子筛的催化活性,但提高了蒽醌的选择性,选择性最高可达98.75%。(5)在金属铝盐改性中,三氯化铝和硫酸铝改性都不同程度上提高了HM-3分子筛的催化活性,对蒽醌选择性影响不大。用硫酸铝改性的最佳条件:浓度0.2mol/L,离子交换温度30℃,焙烧温度550℃,在此条件下的蒽醌产率为30.14%,选择性为94.61%。