1．实验目的

1)了解NaY分子筛制备HY型分子筛的方法。

2）掌握一些常用的表征固体酸结构的技术。

3）掌握固体酸催化醋化反应的合成及分析方法。

2．实验原理

固体酸是指某些固体物质，经过一定处理（如加热等）过程，可使这些物质某些部位具有给出质子或具有接受电子对的性质，由此形成布朗斯特酸或路易斯酸中心。根据固体酸的组成可分为：金属氧化物、复合金属氧化物、黏土矿物、沸石分子筛、杂多酸化合物、离子交换树脂、金属硫化物、金属硫酸盐、磷酸盐等。该类酸属于固体安全酸类，可以替代盐酸、硫酸、硝酸、磷酸、氢氟酸等常规液体酸，并且克服了液体酸的缺点，具有容易与液相反应体系分离、不腐蚀设备、后处理简单、很少污染环境、选择性高等优点，而且可在较高温度范围内使用，扩大了热力学上可能进行的酸催化反应的应用范围。在催化裂化、烯烃聚合、
烷基化、酰基化、缩酮、酯化等反应中提供活性中心，具有很好的催化性能，在工业上得到广泛的应用。

本实验利用NaY分子筛通过水热法制备HY型分子筛，合成如下：

利用红外光谱、X-射线粉末衍射仪、吸附仪对制备的HY型分子筛进行表征，并研究其催化制备乙酸丁醋的催化性能。

3．仪器和药品

(1）仪器

HDM-250D数显搅拌电热套；铁架台；球形冷凝管；橡皮塞；温度计；SHB-（Ⅲ）循环水式真空泵；烘箱；吸耳球；坩埚；橡皮管；蒸馏头；布氏漏斗；三口烧瓶（50ml)、抽滤瓶（250ml和50ml)；量筒（50ml和10ml)；容量瓶（500ml)；吸量管；烧杯；玻璃棒；FA1004B电子天平；玛瑙研钵；DW70-1型压片机；分水器；马弗炉；碱式滴定管；日本理学MAX-2500VP型转靶X射线衍射仪；ASAP-2000吸附仪。

(2）药品

NaY分子筛原粉；氯化铵；正丁醇；冰乙酸；酚酞试液；氢氧化钠；去离子水；硝酸银溶液。

4．实验步骤

(1)HY分子筛的制备

1)称取NaY分子筛20.g，加入到100ml烧杯中。

2）加入80.0ml浓度为2.0mol/L的NH4Cl溶液，在磁力搅拌器上搅拌2h。

3）过滤：调整好循环水式真空泵，将橡皮管与布氏漏斗连接好，进行抽滤，得到的滤饼用去离子水反复洗涤至不含C1-，洗涤用去离子水约250m1。

4）将过滤得到的固体样品放入烘箱中于120℃干燥2h，然后将样品转移到增竭中，在马弗炉中于350℃缎烧2h，得到HY固体酸催化剂。

(2)HY分子筛的表征

1)对HY分子筛进行物相分析，利用X-射线粉末衍射仪测定XRD谱图、并进行红外光谱表征。

2）比表面分析：用吸附仪进行测定。

(3)HY分子筛催化合成乙酸丁酯

CH3COOH＋CH3（CH2）3OH↔CH3COO（CH2）3CH3＋H2O

1)分别量取19.24ml醋酸和30.24ml正丁醇（二者的摩尔比为1:1)依次倒入三口烧瓶（含磁子）内，然后加入1.0gHY分子筛催化剂，从三口烧瓶中吸取0.5ml未反应的反应液于干净的小烧杯中，用0.2mol/L的NaOH溶液进行滴定，记录消耗的体积V1。

2)按图2-12-1连接好装置，升温至回流，反应2h。

3）此时蒸出由乙酸丁酯、水和正丁醇组成的共沸混合物，经过分馏柱，收集于分水器中，上层为乙酸丁酯和正丁醇，返回反应釜中。当分水器中的水不再增加时，则可以认为酯化过程已终止，关闭电源和冷却水。

4）待反应釜内温度降至30℃以下时，先把分水器中的液体倒入三口烧瓶中混合均匀，再吸取0.5ml反应后的反应液，用0.2mol/L的NaOH溶液进行滴定，记录消耗的体积V2。

5．数据记录及结果分析

6.注意事项

1)固体酸制备中，注意检验滤饼中是否含有C1-。

2）注意马弗炉的安全使用，实验完毕后，关闭电源，在炉膛内取样品时，应先微开炉门，待样品稍冷却后再小心夹取样品，防止烫伤。

3)HY分子筛催化合成乙酸丁酯时注意装置的密闭性。