论文总字数：14580字

摘 要

本课题将以氯化锑为原料制备负载型催化剂，所制得的催化剂应用于邻硝基甲苯氯化反应来探究其催化性能。

我们将使用不同的载体负载氯化锑制备催化剂，将每种催化剂进行数据表征以选出最适宜的载体。负载型的氯化锑路易斯酸催化剂可以产生很高的活性，这种催化剂可以重复使用，这样就可以代替传统的催化剂。

实验结果表明，负载型的催化剂催化性能十分良好，在目前的化工工业上有着很大的应用前景。

关键词：氯化锑 负载型催化剂 氯化反应 载体

Abstract

This project will use cesium chloride as a raw material to prepare a supported catalyst. The obtained catalyst is applied to the chlorination reaction of o-nitrotoluene to explore its catalytic performance.

We will use different carriers supported on ruthenium chloride to prepare catalysts, and each catalyst will be characterized by data to select the most suitable carrier. Supported ruthenium chloride Lewis acid catalysts can produce very high activity, and this catalyst can be reused so that it can replace traditional catalysts.

The experimental results show that the supported catalyst has very good catalytic performance and has a great application prospect in the current chemical industry.

Keywords:Cesium chloride;supported catalyst;Chlorination reaction; carrier

目录

摘要 I

Abstract II

第一章 文献综述 1

1.1 lewis酸催化剂固载化背景 1

1.2 氯化锑（III）概述 1

1.3 氯化反应 2

1.3.1 氯化反应概述 2

1.3.2 氯化反应应用 2

1.3.3 影响氯化反应的因素 3

1.3.4 控制氯化反应的措施 4

1.4 催化剂载体 4

1.4.1 催化剂载体概述 4

1.4.2 催化剂载体在有机合成中的应用 5

1.5 固载催化剂 7

1.5.1 影响固载催化剂活性的因素 7

1.5.2 固载催化剂的应用 7

第二章 实验部分 9

2.1实验仪器 9

2.2实验药品 9

2.3制备方法 10

第三章 结果与分析 11

3.1 引言 11

3.2载体选择 11

3.3 溶剂的影响 16

3.4 重复性 18

第四章 结论与展望 19

4.1 结论 19

4.2 展望 19

参考文献 20

致谢 23

第一章 文献综述

1.1 lewis酸催化剂固载化背景

在喹喔啉衍生物的制备中，二氧化硅负载氯化锑（SbCl₃/ SiO₂）的路易斯酸可以产生很高的活性，即使对于低活性底物也是如此。TG-DTA和BET结果表明，在一定的反应条件下，分散的SbCl₃与表面羟基配位可形成稳定路易斯酸位的-O-Sb-Cl。这种环境友好型催化剂被发现可以重复使用而没有任何活性损失^[1]。

在化工行业的生产过程中，催化剂对于反应来说是极其重要的物质。随着绿色化学概念的不断发展，人们对催化剂的要求越来越高，催化剂的活性、选择性、寿命、能否循环使用、分离难易程度等都已成为催化剂领域研究的热点^[2,3]。在传统的催化剂使用过程中，分离困难这一特点导致了催化剂的浪费以及催化过程不连续等一系列问题。

异构有机反应已被证明对实验室以及工业环境中的化学家有用。这些反应受固定在多孔固体载体上的试剂的影响。负载在惰性载体上的路易斯酸在有机合成中已受到相当的重视，因为它们容易处理，反应速度快，选择性高，操作简单，可回收性好。事实上，这些催化剂可以通过简单的过滤从反应产物中分离出来，并以活性形式定量回收。它们可以回收利用，使制备复杂精细化学品的费用降低，同时避免产生金属污染产品。

在有机合成中使用的大量路易斯酸中，三氯化锑的催化活性尚未得到很大的发展^[4]，而这种化合物不仅商业上可便宜买到，而且比其他金属卤化物如InCl₃，GdCl₃和TiCl₄更容易处理。但是，关于三氯化锑安全性的报告显示其毒性很高。最近，二氧化硅负载锑（III）氯化物已被用作可回收的有机合成中可重复使用的非均相催化剂，使这些过程成为真正的环保绿色过程。

1.2 氯化锑（III）概述

近年来，三氯化锑已被用作有机合成中的催化剂，因为这种化合物不仅在商业上可直接买到且价格便宜，而且与其他金属卤化物如InCl₃，GdCl₃和TiCl₄相比，更容易处理^[5]。因此氯化锑（III）作为一种廉价的试剂和易于操作的方法受到了广泛的关注。三氯化锑已被用作许多重要有机转化的催化剂，包括合成吡喃和呋喃并喹啉衍生物，二氢嘧啶酮，酰基，环氧化物与苯胺开环和Biginelli反应。

虽然三氯化锑已成为促进各种有机转化的有效催化剂，但是氯化锑的毒性非常高。因此，寻找一种既能解决氯化锑毒性的问题，又能发挥氯化锑催化性能特点的方法已成为催化剂领域研究的热点问题^[6]。二氧化硅负载的氯化锑（III）解决了这一问题，在有机合成中使用二氧化硅载体试剂作为可回收和可重复使用的催化剂受到了相当多的关注。而使用二氧化硅负载的氯化锑（III）不仅是因为它是对环境友好的绿色催化剂，而且由于异质催化剂的可回收性，可以大大增强反应速率，简化操作，提高活性，使得SbCl₃ / SiO₂作为常规单独试剂的有吸引力的替代物^[7]。比如很早就发现，吸附在硅胶上的三氯化锑（SbCl₃ / SiO₂）可以在无溶剂条件下作为芳族缩合合成9-芳基-3，4，5，6，7，9-六氢x吨-1，8-二酮和5，5-二甲基-1，3-环己二酮反应的高效催化剂。本方法具有收率高，反应时间短，操作简单，操作方便等优点^[8]。

1.3 氯化反应

1.3.1 氯化反应概述

氯化反应原理虽然不是很难，但是它对催化剂的要求却很高。反应结束后，催化剂要能与产物直接分离，催化剂也不能影响反应的连续性。氯化反应所需的催化剂一般是路易斯酸，比如在聚乙烯氯化反应过程中，除了设备本身对反应有影响外，催化剂对反应的速率影响也很大。实际生产过程中，聚乙烯氯化反应速率以催化剂的用量为基准，而如果用载体将催化剂负载，以此增加催化剂的活性，将大大提高反应速率。因此，在实际生产过程中，必须十分重视催化剂的使用，以此大大提高生产效率。

1.3.2 氯化反应应用

(1)CaCl₂氯化ZnFe₂O₄

CaCl₂氯化ZnFe₂O₄是冶金工业中的重要部分^[9]。通过扫描电镜（SEM）和能量色散谱（EDS）研究ZnFe₂O₄与CaCl₂反应的变化以及反应产物的微观结构，并研究了反应机理。认为整个过程包括固液反应和气体挥发。ZnFe₂O₄颗粒用熔融CaCl₂涂覆，氯化反应在液固界面发生，产物ZnCl₂溶于CaCl₂液膜，从气液界面逸出。在氯化反应过程中，ZnFe₂O₄的产物层随着颗粒的粘附和变大而增加。

1. 天然橡胶胶乳氯化反应

研究了低浓度天然橡胶胶乳的氯化动力学。动力学数据来源于氯化天然橡胶（CNR）中氯浓度的不同反应时间和温度。氯化反应过程可以分为两个阶段，高速阶段（阶段1）和低速阶段（阶段2）。第一阶段的总体表观反应级数为4.8，而第二阶段的反应级数为1.0，使用阿龙尼乌斯方程计算表观活化能Ea。Ea的较低值表明在该阶段氯化反应速率对反应温度不敏感。氯化反应速率随着阶段2期间反应温度的升高而增加，但效果不明显。

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