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随着绿色化学的倡导,“绿色催化”这一全新的概念摆在了我们的面前。固体超强酸具有高活性、高选择性、低腐蚀、低污染以及容易与反应物分离、可重复利用、热稳定性好等特点,符合绿色催化的要求,因而对固体超强酸的研究成为当前的热点之一。本文论述了固体超强酸催化剂的研究进展及其在酯化反应中的应用。采用溶胶-凝胶法制备了固体超强酸催化剂,考察它们在酯化反应中的催化活性。并对催化剂的酸强度、酸结构进行了系统的研究。具体工作分为两部分进行:一、SO42-/SnO2和SO42-/SnO2-CeO2固体超强酸的制备、表征及应用(1)催化剂制备及催化活性考察。用均匀设计试验分析得出制备SO42-/SnO2催化剂的最佳制备条件:H2SO4浸渍浓度为3 mol/L,焙烧温度为550℃,焙烧时间3 h;SO42-/SnO2-CeO2催化剂的最佳制备条件:CeO2摩尔含量为3 %,H2SO4浸渍浓度为2 mol/L,焙烧温度为600℃,焙烧时间为3 h。其中焙烧温度对催化剂的催化活性影响最大。(2)采用Hammett指示剂法、IR、TG-DTA、BET分析手段对催化剂物性进行表征。结果表明:SO42-/SnO2和SO42-/SnO2-CeO2催化剂的酸强度最大达-13.8。SO42-/SnO2和SO42-/SnO2-CeO2固体超强酸的酸中心模型是螯合式双配位。CeO2加入具有稳定SO42-的作用,使其流失变得较为困难,改善了催化剂的结构,延迟了SO42-/SnO2-CeO2催化剂的晶化温度。溶胶-凝胶法所制备的催化剂的比表面积要远远的大于沉淀-浸渍法。(3)对催化剂的失活机理进行讨论,结果表明用于乙酸正丁酯酯化反应的SO42-/SnO2,固体超强酸催化剂失活的主要原因是催化剂表面积碳和SO42-流失。硫损失是SO42-/SnO2-CeO2失活的主要因素。(4)催化剂SO42-/SnO2-CeO2在柠檬酸三丁酯、乙酸松油酯酯化反应中的应用,讨论了影响酯化反应的因素,找到了最佳的反应条件;催化剂SO42-/SnO2-CeO2显示了很好的催化活性和选择性。二、SO42-/TiO2-SnO2固体超强酸的制备与表征(1)催化剂制备及催化活性考察。溶胶-凝胶法制备SO42-/TiO2-SnO2固体超强酸的条件进行考察,得出SO42-/TiO2-SnO2催化剂的最佳制备条件:钛锡摩尔比为3∶1,浸渍H2SO4浓度为2.0 mol/L,550℃下焙烧3 h。(2)采用Hammett指示剂法、IR、TG-DTA、BET分析手段对催化剂物性进行表征。结果表明SO42-/TiO2-SnO2具有较高的酸强度;催化剂表面SO42-是以螯合状双配位方式和载体结合;SnO2的引入对催化剂SO42-/TiO2-SnO2有较大影响。有利于延迟TiO2晶化温度;溶胶-凝胶法制备的催化剂SO42-/TiO2-SnO2比表面积要远远的大于沉淀-浸渍法所制备的。(3)对催化剂的失活进行讨论,结果表明SnO2的负载具有稳定SO42-的作用,使催化剂SO42-/TiO2-SnO2在不断地反应过程中,硫流失变得较为困难,从而延长了催化剂的寿命,提高了催化剂的稳定性。催化剂失活的主要原因是表面吸附有机物和积碳。