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出于对现在环境污染问题的担忧,许多国家已经开始限制汽油中芳烃的含量,而且因汽油的使用而产生的环境问题得到了社会的广泛认识,所以在未来对于芳烃的限制只会更加严格。为了提高汽油的辛烷值,其中一种办法是添加对于环境更加友好的支链烷烃。而目前烷烃异构化所采用的催化剂主要是H2SO4或者是卤化物,但是这些催化剂存在高腐蚀性和环境污染等问题,使用更安全和更加环境友好的固体酸催化剂显然是更好的工业化选择。SO42-/ZrO2固体酸催化剂具有酸性强、不易腐蚀设备、对异构化反应有较高催化活性等优点,有着广泛的应用前景。本文主要考查了SO42-/ZrO2固体酸催化剂的最优合成条件,以及添加不同氧化物对SO42-/ZrO2固体酸催化剂的结构和异构化活性的影响。得到以下结论：1、正构烷烃异构化反应为放热反应,低温有利于异构化反应的进行,并且温度过高时还会促进裂解反应的发生。在本实验中,正丁烷的最佳反应温度为230℃,正戊烷和正己烷的最佳反应温度为250℃。2、ZrO2的四方晶相对SO42-/ZrO2催化剂的异构化性能有很大的影响,陈化过程和焙烧过程是影响ZrO2晶型分布的关键步骤。综合来看,当陈化时间为24h、陈化温度为15℃、焙烧温度为600℃时,正丁烷转化率为4.75%,异丁烷选择性在90%以上；而正戊烷转化率为25.94%,正己烷转化率为49.94%,总异构烷烃选择性均为80%左右。3、SO42-/ZrO2催化剂表面的硫含量也是决定其异构化性能的重要因素之一,硫含量过高或过低都会降低SZ催化剂的异构化性能,而焙烧温度的高低以及浸渍时所使用的硫酸浓度等条件均会影响催化剂表面的硫含量。在硫酸浓度为1mol/L、液固比为10ml/g、浸渍时间为4h时,SO42-/ZrO2催化剂的异构化性能最优。4、在SO42-/ZrO2催化剂中添加不同的氧化物(如Al2O3、TiO2、SiO2)会对其结构和异构化性能有一定影响,其中添加10%TiO2的SZT催化剂其催化正丁烷异构化反应的性能最优。