Luận Văn Nghiên cứu phản ứng oxy hóa toluene thành benzaldehyde bằng oxi không khí trên xúc tác oxýt kim loại

TÓM TẮT: Phản ứng oxy hóa toluene thành benzaldyhe sử dụng xúc tác MoO3 trên chất
mang rắn là TiO2 và betonite đã được hoạt hóa bằng axít. Phản ứng cho thấy có thể đạt được
hiệu suất khá cao.
Từ khóa: oxy hóa, toluene, benzaldehyde.
1. GIỚI THIỆU
Phản ứng oxy hóa, đặc biệt là phản ứng oxy hóa hydrocacbon, đóng vai trò quan trọng
trong sản xuất công nghiệp và đời sống. Các sản phẩm của phản ứng oxy hóa như aldehyde,
ceton, acid, được sử dụng làm dung môi và là các hợp chất trung gian trong tổng hợp hữu cơ.
Trước đây, để tổng hợp các hợp chất ancol, cacbonyl hoặc acid cacboxylic, phương pháp
oxy hóa truyền thống dùng các tác nhân trong pha lỏng như dung dịch KMnO4, K2Cr2O7 trong
các môi trường khác nhau để oxy hóa. Sản phẩm sau phản ứng phải qua nhiều giai đoạn tách
rửa, làm tinh nên gây ô nhiễm môi trường.
Trong công trình này, chúng tôi nghiên cứu khả năng phản ứng oxy hóa toluene thành
benzaldehyde bằng xúc tác oxýt kim loại chuyển tiếp MoO3 mang trên chất mang rắn là TiO2
và bentonite Bình Thuận đã được xử lý và hoạt hóa bằng HCl.
2. THỰC NGHIỆM
Sơ chế và tinh chế khoáng sét:
Bentonite Bình Thuận nguyên khai được nghiền mịn và rây qua rây 100 MESH để loại các
tạp chất thô. Tạo dung dịch huyền phù (10%) bentonite trong nước, khuấy liên tục trong 3 giờ,
đổ dung dịch vào ống đong 1 lít, để lắng trong 24 giờ. Sau đó dùng ống xiphông lấy phần trên,
bỏ phần cặn lắng dưới.
Phần lỏng được đem hút chân không và sấy ở 120oC. Bentonite sau khi lọc được hoạt hóa
bằng HCl 10%, khuấy liên tục trong 3 giờ ở 70oC, với tỷ lệ rắn lỏng là 1:22 (tính theo khối
lượng khô tuyệt đối), sau đó đem lọc và rửa bằng nước hết ion Cl-, sấy khô, nghiền mịn thu
được bentonit-H+.
Điều chế xúc tác mang trên chất mang:
Cân lượng thích hợp amonium molydate (NH4)6Mo7O24.4H2O rồi hòa tan với lượng nước
vừa đủ ở nhiệt độ thường. Cho chất mang TiO2 rắn dạng anatase hoặc bentonit-H+ vào dung
dịch amonium molydate để đạt hàm lượng MoO3 thích hợp. Chất rắn sau khi nung đựợc nghiền
mịn qua rây 100 Mesh. Phần qua rây được sử dụng làm xúc tác cho phản ứng.
Khảo sát phản ứng oxy hóa toluene thành benzaldehyde bằng xúc tác MoO3 mang
trên chất mang TiO2 hoặc bentonit-H+:
Cân 1g xúc tác cho vào thiết bị phản ứng, gia nhiệt và hoạt hóa xúc tác trong nitơ 500oC
trong vòng 3 giờ. Mở dòng oxy, dòng khí nitơ bão hòa toulene, điều chỉnh lưu lượng kế sao cho
đạt được các thông số lưu lượng cần khảo sát. Sản phẩm được định lượng bằng phương pháp
sắc ký khí.