超细高岭土负载AlCl3催化F-C酰基化反应研究(2)
高岭土是一种非金属矿物，一种以高岭石族粘土矿物为主的粘土和粘土岩。因多产于江西省景德镇高岭村而得其名。质地较纯的高岭土是一种具有洁白细腻、松软土状，具有良好的可塑性和耐火性等理化性质的物质[6-8]。其矿物成分主要由高岭石、埃洛石、水云母、伊利石、蒙脱石以及石英、长石等矿物组成。高岭土用途十分广泛，主要用于造纸、陶瓷和耐火材料，其次用于涂料、橡胶填料、搪瓷釉料和白水泥原料，少量用于塑料、油漆、颜料、砂轮、铅笔、日用化妆品、肥皂、农药、医药、纺织、石油、化工、建材、国防等工业部门。其理想化学式为Al2O3﹒2SiO2﹒2H2O。高岭土具有强的耐酸性能，但其耐碱性能差。利用这一性质可用它合成分子筛和催化剂负载物[9,10]。
图1 高岭土的结构示意图
利用吸附法负载AlCl3而得的固体酸催化剂，催化苯和乙酸酐酰基化反应合成苯乙酮。因AlCl3具有较强腐蚀性，在空气中易水解，形成含有盐酸的酸雾，因而要用到高岭土负载之[11]。
1 实验部分
1.1 仪器与试剂
表1 实验过程所用仪器
仪器名称 生产厂家 型号
电热鼓风干燥箱 上海标和仪器有限公司 2471-CHA
玻璃仪器气流烘干器 郑州长城科工贸有限公司 KQ-C
循环水式真空泵 郑州长城科工贸有限公司 SHB-Ⅱ1
集热式恒温加热磁力搅拌器 巩义市英峪高科仪器厂 DF-101s
红外光谱仪（KBr压片） 日本分光公司 WQF-510
鑫宇牌高温箱式电阻炉 南阳市鑫宇电热元器件制品有限公司 XY-1400
X-射线衍射仪 德国布鲁克公司 D8 OCUS
电子天平元素分析仪 梅特勒-托利多仪器有限公司 德国Elementar公司 AL 204
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表2 实验试剂表格
试剂名称 生产厂家 等级
超细高岭土 上海晶纯生化科技股份有限公司 AR
无水AlCl3 上海晶纯生化科技股份有限公司 AR
无水苯 天津科密欧化学试剂有限公司 AR
乙酸酐
硫酸
盐酸 开封方晶化学试剂有限公司
开封方晶化学试剂有限公司
开封方晶化学试剂有限公司 AR
1.2 催化剂的制备
按固液比1:10把6g高岭土加入到30%的稀硫酸溶液中，在90℃下酸化3小时。之后等待溶液冷却至室温后，减压过滤除去酸液，用蒸馏水洗涤沉淀至过滤液呈中性[12]。在120℃下干燥至样品可以压成粉状。之后在450℃下焙烧3小时。把用硫酸处理好的酸化高岭土按照固液比1:5的比例放在4g AlCl3和无水乙醇的溶液中连续搅拌5个小时。使AlCl3均匀的吸附在高岭土的表面，在装有干燥管的锥形瓶中加热使乙醇蒸发，在一定温度下焙烧2小时[13]，冷却后放入干燥器中以备使用。
重复上述过程，在AlCl3吸附后，分别在100℃、110℃、120℃、130℃、140℃下焙烧2小时，冷却后放入干燥器中以备使用
1.3 催化合成实验
在100mL的三井烧瓶中，分别装置冷凝管和恒压滴液漏斗，冷凝管上端装一氯化钙干燥管，干燥管在与氯化氢气体吸收装置相连[14]。
迅速从干燥器中将负载AlCl3的高岭土催化剂取出，加入三颈瓶中，再加入15mL无水苯，塞住另一瓶口，自滴液漏斗慢慢滴加3.5mL乙酸酐，约10~15分钟滴加完毕，控制滴加速度不要使反应过于激烈，因反应会放出大量的热量，故以三颈瓶温热为适中。在滴加中边滴加边摇荡三颈瓶。低价完毕后，把装置放在加热套恒温100℃下回流15~20分钟，直至不再有氯化氢气体逸出为止[15]。