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user: 3. 结果与讨论 3.1. 催化剂的表征 3.1.1. IR表征 将以上镁铝(Mg/Al)摩尔比n(Mg):n(Al) = 0.0015，煅烧温度为300℃的MgO-Al 2 O 3 固体碱催化剂使用KBr压片，测试光谱范围4500 cm −1 ~500 cm −1 ，扫描次数32次，得到的IR光谱图如图1所示。由图1可见，3698.87 cm −1 处有很强的吸收峰，是属于游离的羟基即Mg-OH和Al-OH的伸缩振动吸收峰；3446.24 cm −1 处的宽吸收峰对应的是缔合的氢键或H 2 O中的O-H伸缩振动吸收峰；1641.16和1382.74 cm −1 处的吸收峰较弱，是属于Mg-OH和Al-OH的弯曲振动吸收峰；500 cm −1 左右是属于金属本征晶格，O-M-O的特征吸收峰 [ 10 ] 。 3.1.2. XRD表征 复合MgO-Al 2 O 3 氧化物的XRD测试结果如图2所示，可以看到，300℃、空气气氛煅烧条件下的MgO-Al 2 O 3 固体碱氧化物的XRD谱图中有明显的立方晶型的MgO和Al 2 O 3 的特征衍射峰，其中2 θ = 38.10˚和62.28˚特征衍射峰归属于MgO，2 θ = 18.82˚和50.78˚特征衍射峰归属于Al 2 O 3 ，2 θ = 58.92˚特征衍射峰则归属于MgAl 2 O 4 ，以上相关特征衍射峰反映出制备的MgO-Al 2 O 3 固体碱氧化物表面存在着MgO、Al 2 O 3 和MgAl 2 O 4 ，证实了其表面有微量Al 2 O 3 的存在 [ 10 ] [ 11 ] 。总的来说，谱图基线平稳，衍射强度大，衍射峰峰形尖而窄，表明晶面生长有序度较高，结晶度较好。 3.1.3. TG-DTG表征 未经过高温煅烧MgO-Al 2 O 3 固体碱氧化物的热重分析结果如图3所示，测试时首先用分析天平称取未煅烧MgO-Al 2 O 3 固体碱氧化物约4 mg，测试条件为：N 2 气氛，从室温25℃升温至600℃，升温速率为10℃/min。由图3可知，MgO-Al 2 O 3 固体碱氧化物有两次失重。第一次失重情况发生在升温初期，由DTG曲线可以得出此阶段失重峰并不明显，在这个阶段主要是由于失去MgO-Al 2 O 3 固体碱氧化物表面上物理吸附的水合物自身所带的结晶水 [ 12 ] 。 图1. MgO-Al 2 O 3 复合氧化物的红外光谱图 图2. MgO-Al 2 O 3 复合氧化物的XRD图 图3. 未经过高温煅烧的MgO-Al 2 O 3 复合氧化物的TG-DTG图 在第二个失重阶段，当温度在260℃~400℃范围内MgO-Al 2 O 3 固体碱氧化物出现了第二次失重现象，此次失重现象明显，最大失重达到约27%，DTG曲线可以明显显示出这个十分明显且尖锐的吸热峰。此时主要是因为MgO-Al 2 O 3 固体碱氧化物脱去了层间的-OH，此外还有一些 CO 3 2 − 和 NO 3 − 分解并从表面脱去。随着温度进一步升高，TG曲线区域平稳。 我们可以分析得到，MgO-Al 2 O 3 固体碱氧化物经过300℃高温煅烧之后，失去了表面上一些阴离子和层间水，产生氧化物粒度十分均匀，尺寸小，晶体结构有序，可作为高效的MgO-Al 2 O 3 固体碱催化剂，这一结果与XRD相吻合 [ 13 ] 。 3.1.4. SEM表征 为了进一步研究MgO-Al 2 O 3 固体碱氧化物表面的形貌，对催化剂进行了SEM表征，具体的形貌如图4所示。由于反应时间、温度梯度和浸渍扩散控制等诸多因素的存在，图4中为300℃煅烧的MgO-Al 2 O 3 固体碱氧化物的表面，其形貌显示为狭长的片层，类似于细长花瓣状的结构，分散均匀，结构规整，因而具有十分发达的表层结构，类似于这种小尺寸结构的表面具有很高的利用率。 3.2. 反应条件的考察 3.2.1. 温度对反应的影响 本实验中选择100℃、110℃、120℃、130℃和140℃这5个温度值考察反应温度对产率的影响，工艺条件为：反应时间5 h，反应物摩尔比n (间羟基-N，N-二乙基苯胺):n (环氧丙烷) = 1:1.5，且MgO-Al 2 O 3 固体碱催化剂用量选择为反应物料质量的1%，结果如图4所示。其中，物质A为主产物1-(3-二乙氨基苯氧基)-2-丙醇，物质B为主要副产物2-(3-二乙氨基苯氧基)-1-丙醇。 从表1和图5中可以得出，当反应温度在100℃到120℃这个上升区间时，产物中1-(3-二乙氨基苯氧基)-2-丙醇(A)的产率随着温度的升高而增加，而当温度进一步上升，自120℃到140℃这个区间升温时，产物中1-(3-二乙氨基苯氧基)-2-丙醇(A)的产率出现减小的现象。在反应温度为120℃时反应中主产物的产率和间羟基-N，N-二乙基苯胺的转化率达到最大值，虽然在120℃时的选择性不是最高，但与其他温度值下的选择性相差很小，同时由相应的A/B的数值可以看到对于同一种催化剂而言，温度的的改变对于其催化反应所得到的产物的选择性影响不大，A/B都在8.5左右，而且此时原料的转化率是最高的，有利于节约成本。因此选择最佳反应温度为120℃。 图4. MgO-Al 2 O 3 复合氧化物的SEM图 Table 1 Effect of reacting temperatur 反应温度/℃ 产率(A)/% 转化率(X)/% 选择性(A)/% A/B 100 74.21 84.32 88.01 8.8/1 110 77.88 88.82 87.69 8.3/1 120 81.78 93.06 87.88 8.9/1 130 72.77 81.87 89.06 9.7/1 140 63.48 71.75 88.47 9.3/1 表1. 不同反应温度对反应的影响 图5. 不同反应温度下产率折线图 3.2.2. 时间对反应的影响 本实验中选择2 h、3 h、4 h、5 h和6 h这5个时间考察反应时间对产率的影响，工艺条件为：反应温度120℃，反应物摩尔比n (间羟基-N，N-二乙基苯胺):n (环氧丙烷) = 1:1.5，MgO-Al 2 O 3 固体碱催化剂用量选择为反应物料质量的1%，测定结果如表2和图5所示。 从表2和图6可以明显得出，反应时间从2 h延长至5 h时，产率增加明显，然而当时间从5 h增至至6 h时，产率变化并不明显。在反应时间为5 h时产物的产率和间羟基-N，N-二乙基苯胺的转化率达到最大值，继续增大反应时间会增加生产成本，所以选择最佳反应时间为5 h。同时由选择性数值可以看出，虽然在反应时间为5 h时的选择性不是最高，但与最佳选择性的数值差别很小，由相应的A/B的数值可以看到对于同一种催化剂而言，反应时间的改变对于其催化反应所得产物的选择性影响很小，A/B在5 h时达最大值8。综上所述，最佳反应时间选择为5 h。 3.2.3. 反应物摩尔比对反应结果的影响 实验中选择的反应物摩尔比为n (间羟基-N，N-二乙基苯胺):n (环氧丙烷) = 1:1、1:1.2、1:1.5、1:1.7和1:2，考察不同反应物摩尔比对反应产率的影响，工艺条件为：反应温度120℃，反应时间为5 h，MgO-Al 2 O 3 固体碱催化剂用量选择为反应物料质量的1%，测定结果如表3和图7所示。 从以上图表中可以得出，随着n (间羟基-N，N-二乙基苯胺):n (环氧丙烷)增加时，反应的产率也随之增加。在n (间羟基-N，N-二乙基苯胺):n (环氧丙烷) = 1:1.7时，生成物中主产物1-(3-二氨基苯氧基)-2-丙醇产率达到最大值，继续增大摩尔比的情况下，产物1-(3-二氨基苯氧基)-2-丙醇的产率下降并不明显。因此从主产物产率角度考虑，摩尔比为1:1.7最佳；由于采用环氧丙烷过量的方法，所以生成产物的参数以间羟基-N，N-二乙基苯胺的量来计算，从转化率的角度考察反应，摩尔比为1:1.7时的转化率要明显高于摩尔比为其它数值时；选择性在摩尔比为1:1.7时不是最佳，但相对来说各个摩尔比的选择性差异不大；由A/B的比值可以看出对于相同种类及配方的催化剂而言，反应物摩尔比的变化对于其催化反应所得产物的选择性影响不大。 3.2.4. 催化剂投料量对反应的影响 实验中选择催化剂投料量为0.05 g，0.1 g，0.2 g，0.3 g和0.4 g，考察催化剂投料量对产率的影响。 Table 2 Effect of tim 反应时间/h 产率(A)/% 转化率(X)/% 选择性(A)/% A/B 2 50.62 57.54 86.90 8.7/1 3 63.43 71.76 88.39 8.8/1 4 72.30 93.06 88.06 8.7/1 5 81.78 82.10 87.88 8.9/1 6 81.20 91.57 88.68 8.8/1 表2. 不同反应时间对反应的影响 图6. 不同反应时间下的产率折线图 图7. 不同反应物摩尔比下的产率的折线图 Table 3 Effect of mole rati 间羟基-N，N-二乙基苯胺/环氧丙烷(摩尔比) 产物A的产率(%) 转化率(%) 产物A的选择性(%) A/B 1:1 58.82 66.37 88.62 9.9/1 1:1.2 65.51 74.74 87.65 8.7/1 1:1.5 81.78 93.06 87.88 8.9/1 1:1.7 85.38 89.34 95.56 8/1 1:2 84.17 89.97 93.55 8.4/1 表3. 不同反应物摩尔比对反应的影响 Table 4 Effect of catalyst inpu 催化剂用量(wt%) 产物A的产率(%) 转化率(%) 产物A的选择性(%) A/B 0.5 80.15 91.34 87.75 8.1/1 1 81.78 93.06 88.39 8.9/1 2 80.62 89.45 90.13 10.9/1 3 66.96 76.91 85.93 7.7/1 4 58.02 86.47 67.10 8.2/1 表4. 催化剂投料量对反应的影响 图8. 不同催化剂投料量下产率的折线图 工艺条件为：反应温度120℃，反应时间为5 h，n (间羟基-N，N-二乙基苯胺):n (环氧丙烷) = 1:1.5，MgO-Al 2 O 3 固体碱催化剂用量选择为反应物料质量的1%，测定结果如表4和图8所示。 由表4和图7可以看到，当催化剂用量小于0.2 g (2 wt%)时，产物中1-(3-二乙氨基苯氧基)-2-丙醇(A)的产率基本稳定在80%左右。当催化剂的投料超过2 wt%时，产物的产率急剧下降。因此反应中催化剂的用量选定为1 wt%，此时间羟基-N，N-二乙基苯胺的转化率也最高。选择性在催化剂用量为4 wt%时很低，其它情况差异不大。综合考虑三个条件，最佳催化剂投料量选择为1 wt%。