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第 4 期 丁军委，等: 介孔碳负载 Pt 催化剂用于抗氧剂 7PPD 的合成 ·681·

2.3 催化剂评价 p-ADPA 的转化率不高。由于生成的抗氧剂 7PPD 分
2.3.1 反应体系分子模拟 子不能及时扩散出孔道，容易发生副反应，导致抗氧
通过 material studio 8.0 分子模拟软件对抗氧剂 剂 7PPD 选择性较低。采用 Pt-Zn/AC 催化剂时，反
7PPD 合成反应体系中反应物及产物分子进行模拟， 应时间、p-ADPA 转化率和 7PPD 收率与采用 Pt/AC
结果如图 4 所示。 催化剂时基本一致。这可能是由于 Pt-Zn/AC 催化剂

中 Zn 含量较低，不是影响反应的主要因素。可以认
为，Pt/MC 催化剂中含有的少量 Zn 对反应无影响。
采用 Pt/MC 催化剂时，相对于 Pt/AC 催化剂，活
性、选择性均明显提高。另外，随着孔径的增大，反
应时间缩短且 p-ADPA 的转化率升高，即反应速度加
快，同时，抗氧剂 7PPD 的选择性也有明显提高。这
是由于 MC 的孔径较大，反应物分子扩散进入孔道较
容易，故反应速率明显加快。同时，反应生成的 7PPD
分子也可以及时扩散出孔道，对席夫碱反应的抑制作
用明显减弱。因此，反应活性和选择性均明显提高。

对比 Pt/MC40、Pt/MC50 和 Pt/MC60 可以发现，
图 4 反应物及产物的分子尺寸 随着催化剂载体孔径的增大，反应活性和选择性提
Fig. 4 Molecular size of substrate and products
高并不明显。这可能是由于，当孔径增大到一定程
由图 4 可见，构建分子模型后，通过 Dmol3 模 度时，反应物扩散进入孔道及产物分子扩散出孔道
型进行几何优化，然后通过测距功能，量取分子中 的速率均不再受孔径大小的影响，故再增大孔径对
相距最远的两原子间距离，其中抗氧剂 7PPD 分子 提高反应活性及选择性意义不大。
尺寸达 1.7 nm。由于分子尺寸较大，在反应过程中， 2.3.3 催化剂稳定性
分子在孔道内扩散容易受到影响，这可以为催化剂 在相同条件下重复使用催化剂以评价各催化剂
评价结果提供一定的理论依据。 对抗氧剂 7PPD 合成反应的稳定性，p-ADPA 的转化
2.3.2 催化剂活性与选择性 率及 7PPD 选择性的变化趋势如图 5 所示。
通过抗氧 剂 7PPD 合 成反应分别 对制备的
Pt/AC、Pt-Zn/AC 和 Pt/MC 催化剂的活性、选择性
进行评价，新鲜催化剂第一次用于 7PPD 合成反应，
实验结果如表 3 所示。

表 3 不同载体催化剂的催化性能
Table 3 Catalytic performances of catalysts with different
supports
催化剂 反应时间/h p-ADPA 转化率/% 7PPD 选择性/%
Pt/AC 8.0 97.5 94.2
Pt-Zn/AC 7.9 97.5 94.1
Pt/MC15 6.5 99.1 98.6
Pt/MC30 5.0 100 99.4
Pt/MC40 4.8 100 99.6
Pt/MC50 4.7 100 99.5
Pt/MC60 4.7 100 99.5

由表 3 可见，采用 Pt/AC 催化剂时，反应时间
8.0 h，p-ADPA 并不能完全反应，且此时抗氧剂 7PPD
的选择性仅为 94.2%，p-ADPA 的转化率与 7PPD 选择
性均处于相对较低水平。结合普通 AC 的孔径、比表

面积分析及催化反应步骤可以推测，这可能是由于普
图 5 不同催化剂的活性（a）和选择性（b）随使用次数
通 AC 孔径较小，抗氧剂 7PPD 等相对较大的分子不
的变化趋势
容易进出孔道。此时，反应物及产物在孔道内的扩散 Fig. 5 Change of activity (a) and selectivity (b) of
过程严重 影 响反应速率，导致反应时间较长且 different catalysts with the used times