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我室在甲苯甲醇侧链烷基化反应催化剂研究方面取得进展

时间:2021-05-14 09:21 栏目类别:

近日,我室在甲苯甲醇侧链烷基化反应的研究中取得进展,通过物理改性法“球磨法”改性制备了高活性的CsX分子筛催化剂,大幅提高侧链反应产物收率。

苯乙烯是重要的化工中间体,可以用来生产聚苯乙烯以及其他多聚物化学品。工业上苯乙烯主要通过苯和乙烯烷基化生成乙苯,再将乙苯脱氢制得。该方法存在能耗高、工艺流程复杂、生产成本高等问题。甲苯与甲醇在碱性分子筛上可以发生侧链烷基化反应直接生成苯乙烯,在各种碱性分子筛上中,Cs离子交换的X型分子筛催化剂(CsX)表现出较为突出的催化性能。尽管如此,低的甲苯转化率和苯乙烯选择性仍然是限制甲苯甲醇侧链烷基化工艺在工业上应用的主要因素。为了进一步提高甲苯甲醇侧链烷基化反应的催化性能,向CsX催化剂中添加其他化合物或助剂的化学改性方法被广泛研究。

我室在近期的工作中,采用一种物理方法—球磨法对CsX进行改性,并对比了13X分子筛在球磨前和球磨后担载Cs对甲醇甲苯侧链烷基化反应的影响。研究发现,CsX分子筛在经过球磨之后,其催化性能大幅提高。通过各种表征手段进一步阐释了球磨法在分子筛改性过程中的作用机理:在球磨过程中分子筛上的Cs2O与分子筛载体发生了强相互作用,进而改变了催化剂的酸碱性质并形成了Si-O-Cs和Al-O-Cs等新的碱性中心。这些新的碱性中心有别于传统的CsX上的碱性中心,且可能对反应有促进作用。然而,长时间球磨会导致催化剂结构彻底坍塌和微孔消失,这也从侧面证明了微孔在甲苯甲醇侧链烷基化反应中的重要性。球磨法的优势在于不必改变CsX催化剂的Cs含量就可以调节催化剂的酸碱性质,进而提高侧链烷基化反应的催化效果。

相关研究成果发表在《催化学报》(Chinese Journal of Catalysis)上。(文/图俞齐军)


Role of ball milling during Cs/X catalyst preparation and effects on catalytic performance in side-chain alkylation of toluene with methanol. QijunYu, Jinzhe Li, Changcheng Wei, Shu Zeng, Shutao Xu, Zhongmin Liu*, Chinese Journal of Catalysis, 41(8):1268-1278, 2020.

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