1. 研究目的与意义（文献综述包含参考文献）

文 献 综 述
1.Nb类催化剂简介
Nb类催化剂一般以铌氧化物的形式存在，而最常见的又为铌酸。铌酸为氧化铌的水合物, 分子式为Nb2O5#8226;nH2O。铌酸或Nb2O5 可通过铌的氯化物或醇盐水解制得。铌酸在工业上是由碱法或酸法从铌铁矿和钽铁矿Fe [ (Nb ,Ta) O3 ]2 中制得的。例如,酸法是将粉末状的矿物与硫酸氢钾共熔,然后用水洗涤熔体,并用盐酸除去铁等,最后将熔体置于浓硫酸中煮沸,钽酸仍留在熔体中,铌酸则在溶液中;实验室一般是由可溶性铌(Nb) 化合物水解或由碱性铌酸盐酸化制得。
铌酸是一种独特的固体催化剂。较低温度加热时(373～573 K) ,铌酸酸强度颇高( H0= - 5.6) ,相当于70 %硫酸强度。铌酸的酸性来源于表面的Nb2OH (B 酸中心) 和配位未饱和的Nb5 (L 酸中心) 。在837 K热处理后,铌酸变为结晶态,表面积下降,同时表面大量羟基脱除,其表面几乎呈现中性。为了提高铌酸的高温稳定性,采用硝酸和磷酸处理铌酸,酸处理后的铌酸表面酸性进一步增加。硝酸处理对铌酸结晶水有一定的抑制作用,使铌酸处于无定性和结晶态之间,高温加热后,硝酸分解成气态的NO2 和H2O ,有利于铌酸扩孔;磷酸处理后磷原子进入铌酸内层, P-OH 中心比Nb-OH 中心的酸性略强,使其酸性增强,高温稳定性增强。
2.Nb类催化剂的应用
⑴铌酸作为固体催化剂
铌酸经737 K高温处理后,在含水体系中表面仍可保持较高酸性的独特性质,因此在酯化、水合、脱水等反应中可保持较高催化活性、选择性和稳定性。在许多催化领域都有广泛应用,如烷基化、异构化、氢解、水解、酯化、加氢脱硫与加氢脱氮;精细化学合成;光催化等
①水解反应
将铌酸和磷酸铌用于甲缩醛的水解反应中,发现这两种催化剂表现出高催化性能,甲缩醛可完全转化水解成甲醛和甲醇,且没有二甲醚等副产物生成。
②酯化反应
用硫酸铈和磷酸对固体铌酸进行了表面处理。与未处理的固体铌酸相比,处理后表面强酸量和弱酸量都提高3～5 倍,耐热温度由573K提高到773～873 K。用于催化酯化合成二甘醇二苯甲酸酯增塑剂,处理后固体铌酸的催化活性提高了36.1 % ,重复使用寿命也明显提高。
③缩合反应
将铌酸用于环己酮1 ,2-丙二醇缩酮反应中,在环己烷作带水剂,环己烷和铌酸催化剂的用量分别为反应物总体积、总质量的35 %和1.2 % ,回流搅拌反应3.5 h ,产品环己酮1 ,2-丙二醇缩酮的总收率为73.5 %。
④脱水反应
将铌酸和磷酸铌用于在水系下催化果糖脱水反应,磷酸铌与铌酸相比具有更高的催化性能,对5-甲基-2-糠醛(HMF) 具有更好的选择性能。磷酸铌表面酸量明显高于铌酸表面酸量,在373 K下,磷酸铌催化果糖的转化率可达70 %以上,而铌酸催化果糖的转化率仅为40 %。但磷酸铌与铌酸相比更易失活。
⑤烷基化反应
将铌酸和磷酸铌用于催化1-辛烯-3-醇分别和甲苯、苯甲醚的烷基化反应中,试验结果表明:磷酸铌对生成单烷基化产物的选择性能高于铌酸的催化选择性能。在分别催化甲苯和苯甲醚的烷基化反应中, 丙烯醇转化率分别可达100 %和57 %。
⑥氧化反应
以氧化铌为原料制备了过氧铌酸,在乙醇为溶剂、双氧水为氧化剂的体系中,过氧铌酸作为催化剂高效催化环戊烯制备戊二醛。在优化得到的反应条件下,环戊烯转化率达100 % ,戊二醛得率高达72 %。
⑵铌酸作为载体
对于负载型催化剂,载体是催化活性组分的分散剂、粘合剂和支持剂。载体与活性组分有时也发生化学作用,会导致催化活性、选择性等发生变化。Nb2O5作载体时,与负载金属间存在强烈的相互作用(SMSI)。
⑶负载含铌的催化剂
负载型催化剂在工业上得到广泛的应用,在晶体内部形成许多孔径均匀的孔道和内表面很大的孔穴,从而具有独特的吸附,筛分,阳离子交换和催化性能。将铌负载到不同载体上,不但起到扩孔和改变催化剂比表面积,还加强了负载性铌的水热稳定性,增长催化剂使用寿命。
3.负载型催化剂性质及用途
活性组分及助催化剂均匀分散，并负载在专门选定的载体上的催化剂。贵金属催化剂制成负载型后，可提高其分散度(金属暴露在晶粒表面的原子数与总的金属原子数之比)，减少用量。载体可提供有效的表面和适宜的孔结构，使活性组分的烧结和聚集大大降低，并增强了催化剂的机械强度。载体有时还能提供附加的活性中心(如双功能催化剂Pt/г-Al2O3)。通过活性组分与载体之间的溢流和强相互作用，可具有不同的活性。
4.合成环酰亚胺的其他方法
⑴酸酐与胺的脱水缩合在高温下或在启动子（路易斯酸，碱，脱水剂，或离子液体）的过量的存在下和酰胺酸与酸性试剂的帮助下的环化。
⑵从腈，卤化物，炔，吡啶-2-基甲基胺，芳基硼酸，脂族酰胺环胺，异氰酸酯，和使用过渡金属催化（羰基化，氧化，等等。）或过量的I（Ⅲ）氧化剂苯邻二甲酰亚胺。
⑶由硫醇和胺的脱氢偶联原子的高效而合成环状酰亚胺。
⑷羧酸与胺的缩合也可以是环状酰亚胺的一般合成路线。
5.环酰亚胺类物质的作用
蛋白质生化合成抑制剂。植物生长调节剂、杀真菌剂。对酵母菌、霉菌、原虫等病原菌等有抑制作用。对细菌无显著抑制作用。农业上用于防治樱桃叶斑病、樱花穿孔病、桃树菌核病、橡树立枯病、甘薯黑疤病、菊花的黑星病和玫瑰的霉病等。此外，也是鼠类、兔子、狗熊、野猪等的忌避剂。
6.本次实验
本论文主要研究的是负载型Nb催化剂的制备及其在邻苯二甲酰亚胺合成中的应用。制备负载型Nb催化剂，并通过探索温度、时间、溶剂、添加剂和催化剂用量等因素找到最适合的反应条件。这里采用的负载型Nb催化剂的形式主要是草酸铌。通过制备出该负载型Nb催化剂，并用其催化邻苯二甲酸及其衍生物，苯胺及其衍生物，苄胺及其衍生物和相关脂肪胺合成邻苯二甲酰亚胺的反应，并将得到的产物进行1H-NMR,13C-NMR和MS的检测。

图 邻苯二甲酰亚胺的合成反应
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2. 研究的基本内容、问题解决措施及方案

1. 本课题要研究或解决的问题：

制备能高效催化合成环酰亚胺的反应并且有优秀的重复利用性能的高活性异像催化剂。

2. 拟采用的研究手段：