Page 235 - 《精细化工》2023年第9期

第 9 期 张一哲，等: CaTiO 3 催化正戊醛羟醛自缩合反应性能 ·2083·

在反应温度 190 ℃、反应时间 8 h 和催化剂加 可以看出，随着 PEG-1000 添加量的增加，原料
入量 15%条件下，评价了所选钙钛矿型氧化物催化 转化率、目标产物选择性和收率均呈现先升高后降低
正戊醛羟醛自缩合的反应性能，结果如表 1 所示。 的趋势。当 PEG-1000 添加量为 2.5%时，原料转化率、
目标产物 2-PHEA 的选择性和收率均达到最高值，分
表 1 不同钙钛矿在正戊醛羟醛缩合反应中的催化性能
别为 97.0%、99.1%和 96.1%。因此，在后续 CaTiO 3
Table 1 Catalytic performance of different perovskites in
n-pentanal aldol condensation 制备过程中选择 PEG-1000 添加量为 2.5%。
为了探究分散剂 PEG-1000 在 CaTiO 3 制备过程
催化剂 X P/% S 2-PHEA/% Y 2-PHEA/%
中对催化剂形貌的影响及团聚现象的改善效果，对
CaTiO 3 96.9 90.1 87.3
不同 PEG-1000 添加量的 CaTiO 3 催化剂进行了 SEM
87.1 88.9 77.4
SrTiO 3
表征，结果见图 2。
BaZrO 3 90.2 84.7 76.4

56.8 57.6 32.7
BaTiO 3
97.5 55.0 53.6
LaCoO 3
LaFeO 3 95.5 78.7 75.1
98.3 58.4 57.4
BaCeO 3
LiTaO 3 88.1 87.5 77.1
注：焙烧温度 500 ℃，焙烧时间 1 h，制备 CaTiO 3 时
PEG-1000 添加量为 2.0%。

由表 1 可见，目标产物选择性大小排序为：
CaTiO 3 >SrTiO 3 >LiTaO 3 >BaZrO 3 >LaFeO 3 >BaCeO 3 >
BaTiO 3>LaCoO 3；目标产物收率大小排序为：CaTiO 3 >
SrTiO 3 >LiTaO 3 >BaZrO 3 >LaFeO 3 >BaCeO 3 >LaCoO 3 >
BaTiO 3 。可见，CaTiO 3 催化剂对正戊醛羟醛自缩合
反应的活性较高。因此，采用溶胶-凝胶法制备
CaTiO 3 ，重点考察分散剂 PEG 的加入量、焙烧温度、
焙烧时间等条件的影响。
2.2 CaTiO 3 催化剂制备条件的影响 焙烧温度为 500 ℃，焙烧时间为 1 h
2.2.1 PEG 加入量 图 2 PEG-1000 添加量分别为 1.0%（a）、1.5%（b）、2.0%
（c）、2.5%（d）和 3.0%（e）制备的 CaTiO 3 催化
在溶胶-凝胶法制备 CaTiO 3 的过程中加入分散
剂的 SEM 图
剂 PEG-1000。加入分散剂不仅能促进凝胶的形成， Fig. 2 SEM images of CaTiO 3 catalysts with PEG-1000
还能避免催化剂制备时团聚现象的发生，从而制备 additive amount of 1.0% (a), 1.5% (b), 2.0% (c),
出形貌良好的催化剂颗粒 [18-19] 。在 CaTiO 3 制备时， 2.5% (d), 3.0% (e)

分别加入质量分数为 1.0%、1.5%、2.0%、2.5%和 由图 2 可以看出，随着 PEG-1000 添加量的增
3.0%〔即 PEG-1000 质量占 Ca(NO 3 ) 2 •4H 2 O 质量的 加，颗粒表面逐渐平整、致密。当 PEG-1000 添加
百分数，下同〕的 PEG-1000，将制得的 CaTiO 3 量为 2.5%时，催化剂颗粒分散均匀且表面光滑。当
用于正戊醛羟醛自缩合反应中，其活性评价结果见 PEG-1000 添加量为 3.0%时，颗粒间开始出现间隙，
表 2。 且粒径也呈现不均匀的趋势。SEM 结果表明，PEG-
1000 的加入确实对 CaTiO 3 的团聚现象起到了改善
表 2 PEG-1000 添加量对 CaTiO 3 催化性能的影响 作用。结合表 2 中的催化剂活性评价数据表明，催
Table 2 Catalytic performance of CaTiO 3 with different
additive amount of PEG-1000 化剂制备过程中团聚现象的消失及表面的平整度提
高有利于催化性能的改善，但当 PEG-1000 加入量
PEG-1000 添加量/% X P/% S 2-PHEA/% Y 2-PHEA/%
1.0 96.4 88.1 84.9 过多时，前驱体被 PEG 包裹产生的空间位阻效应过
1.5 96.6 88.6 85.6 大会对前驱体晶核的长大造成影响 [20] ，进而影响其
2.0 96.9 90.1 87.3 形貌和催化活性。因此，CaTiO 3 制备过程中适宜的
2.5 97.0 99.1 96.1 PEG-1000 添加量为 2.5%。
3.0 96.9 94.2 91.3 2.2.2 CaTiO 3 前体焙烧温度
注：焙烧温度为 500 ℃，焙烧时间为 1 h。 确定 PEG-1000 添加量为 2.5%，焙烧时间为 1 h，