章 毅 赵彬侠 张小里 高虎飞 张耀中

Fe2O3-ZnO/SiO2催化氧化异戊醇一步合成异戊酸异戊酯

章 毅 赵彬侠＊张小里 高虎飞 张耀中

(西北大学化工学院，西安 710069)

采用浸渍法制备了系列不同Fe2O3、ZnO负载量的Fe2O3-ZnO/SiO2催化剂，并用XRD、BET、SEM等对催化剂进行了表征；考察了以分子氧为氧化剂时，该系列催化剂对异戊醇一步合成异戊酸异戊酯的催化性能，并初步探讨了其反应机理。结果表明，在Fe2O3/SiO2催化剂上引入适量ZnO后，提高了Fe2O3在SiO2上的分散度，减小了Fe2O3的粒径，所制得的Fe2O3-ZnO/SiO2催化剂有较大的比表面积、孔体积、孔径，催化性能优于Fe2O3/SiO2。其中，在Fe2O3与ZnO的协同作用下，6%Fe2O3-4%ZnO/SiO2催化性能最佳，常压下当催化剂用量为0.9 g(占反应物质量的3.5%)，反应温度120℃，反应时间9 h，异戊醇一步合成异戊酸异戊酯的选择性达54.5%，收率达31.4%。对该合成机理的初步探讨表明，只有催化剂与分子氧的共同作用下，异戊醇才能高效的合成异戊酸异戊酯。

异戊醇；异戊酸异戊酯；氧化铁；氧化锌；二氧化硅；分子氧

异戊酸异戊酯作为食用香精、食品赋香剂使用范围很广，还可用于合成医药、溶剂等。目前，我国工业合成异戊酸异戊酯采用以浓硫酸为催化剂，催化异戊醇和异戊酸酯化而来，然而浓硫酸对设备腐蚀严重，后续处理工艺常产生废酸废碱等，污染环境。因此，先后有研究采用杂多酸[1]、脂肪酶[2]、固体超强酸[3-5]、硫酸盐[6-7]、纳米级分子筛[8]等催化剂替代浓硫酸，从而减轻了对设备的腐蚀，减少了废酸废碱，且催化效果较好。然而原料异戊酸仍旧要从高锰酸钾氧化异戊醇制得，所以原料来源困难，环境污染在所难免。……