相同條件下,未摻雜及摻雜不同金屬離子的MCM-41催化劑(M/MCM-41)催化H2O2氧化四氫萘的 結果見表1。在這些反應中,主要產物是α-四氫萘酮和少量α-四氫萘醇、1, 4-萘醌和1, 4-二羥基四氫萘 及萘。由于用乙酸作溶劑,還檢測到少量α-四氫萘醇的酯化產物1-乙酰氧基四氫萘,反應過程如 Scheme 1所示,未摻雜金屬離子的MCM-41在相同條件下沒有明顯的催化活性。盡管文獻[7]曾報道 Co/MCM-41和Cr/MCM-41在氯苯溶液中以叔丁基過氧化氫作氧化劑,催化氧化四氫萘的轉化率為 13·7%和40·7%,Cr/MCM-41催化氣相氧化四氫萘的轉化率為75%[12]。但本文所用催化劑中,只有 Co/MCM-41表現出很高的催化活性,四氫萘的轉化率高達94·7%,選擇性也最高。而其它過渡金屬 (Fe、Ni、Ce、Cu、La、Zr和Cr)摻雜MCM-41的催化活性比Co/MCM-41低很多,并且Cr/MCM-41活性最 低。因為溶劑乙酸、H2O2和催化劑Co/MCM-41可能具有良好的協同催化作用[13],因此,選擇Co/MCM- 41為催化劑,對其催化條件進行了優化。
2. 2Co/MCM-41催化反應溫度的選擇
對于催化劑Co/MCM-41用量為40mg、四氫萘500mg、H2O2(30% ) 3mL、乙酸15mL反應體系,考 察了水浴溫度分別為313、333、353、373和383K,反應8 h后的轉化率和選擇性,結果如圖1所示。從圖 中可以看出,反應溫度從313K提高至333K,四氫萘的轉化率迅速上升,再繼續升高溫度轉化率變化很 小,而α-四氫萘酮的選擇性隨溫度的升高而緩慢升高。這與溫度較低時,α-四氫萘醇等副產物比較高, α-四氫萘酮的選擇性較低,以及氧化劑和催化劑在溫度較低時活性比較低有關,溫度升高催化劑的活性 提高,在加快四氫萘氧化的同時也加快了四氫萘酮的生成,考慮到溫度對四氫萘轉化率和α-四氫萘酮 選擇性的影響以及溶劑乙酸的沸點,選擇反應溫度為383 K。
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