常见超酸的制备及其催化性能研究

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复合固体超强酸SO4 2-/ZrO2-Al2O3-V2O5的制备及催化性能研究

复合固体超强酸SO4 2-/ZrO2-Al2O3-V2O5的制备及催化性能研究
2 1 3月 0 0年
鹿 可强等. 复合 固体超强酸 s 4- ZO 一A 3 2 0 / r 2 1 一V O 的制备及催化性 能研究 2 O
2 9
复 合 固体 超 强 酸 S / r O4 Z O2一A 2 IO3一V 5 2 O
的 制 备 及 催 化 性 能 研 究
S / r2 I 3 2 5复合 固体 超 强 酸催 化 O ZO 一A2 一V O O
分析仪 测 试样 品 的比表 面积 , 用 BH法 由脱 附 采 J
分支计算孔径分布 , 样品测试前于43K 7 脱气处理
3h R谱 用 Nelt 70型 傅 立 叶 变 换 红 外 光 。I i e 50 o 谱 仪 测定 。X D分 析 采 用 X R D一3 型 x 射 线 衍 A 射 仪 。T A—D C分 析 采用 S T 0 G S D Q60型 热 重 差 示 扫描 量热联 用仪 。
无水硫酸镁 , 分析纯。
电子天平 , 力 电动搅 拌 器 , X一1型 阿 贝 强 WZ
三 口烧 瓶 中依次加入5m 乙酸、5m 正 丁醇 、 L 1 L 04g . 催化剂 。搅拌均 匀后 , 控温 15—10℃搅 0 1
收稿 日期 :0 9—1 2 。 20 2— 3 作 者简介 : 鹿可强 , 硕士生 , 主要研究方 向是 工业 催化。 基金项 目: 本课题, 到东南大学 自然科学基 金预研项 目资助 得 ( 目号 90 0 10 ) 项 27 44 O 。
温度 、 偏钒酸铵溶 液浸 渍前 后焙烧与否以及 V ( 的引入对催化剂 活性 的影响。结果表 明, ) 5 在晶化 温度 一l O℃、 偏钒酸铵溶液浸渍前后分别焙烧后制备 的 S 一 Z( 一A , 2 催化剂具有最 O / r 1 一V O ) O

固体超强酸光催化剂的制备及其光催化降解性能的研究(完稿)

固体超强酸光催化剂的制备及其光催化降解性能的研究(完稿)

固体超强酸光催化剂的制备及其光催化降解性能的研究(完稿)摘要纳米二氧化钛具有价格低廉无污染,较高的光催化活性等优点,近年来得到广泛的研究。

由于它的量子效率低、太阳能的利用率低,限制了它的广泛应用。

因此,本实验对其进行超强酸改性,以提高它的光催化量子效率。

本文采用购买的商品化 TiO2粉末(p25)为基体光催化材料,以超强酸 SO42-加以改性。

即以每克 P25 加入到不同浓度的 H2SO4中配置乳浊液,把乳浊液放在不同瓦数的微波水热条件下反应一定时间,再将其烘干并研磨得到 SO42-/ TiO2催化剂。

实验中以甲基橙为模拟废水降解物进行光催化降解实验,对影响甲基橙光催化降解的因素进行了讨论,如微波的瓦数、 H2SO4的量、制备固体催化剂的方法等。

结果表明:光催化剂对甲基橙有一定的吸附性能;在一定条件下,微波瓦数对催化的性能有明显影响;对于微波制备的催化剂和传统浸渍所制备的催化剂,微波条件的比较好,除此之外, H2SO4的浓度对催化剂的光催化性能也有一定影响。

1/ 3关键词:二氧化钛;改性;固体超强酸;甲基橙;光催化降解ABSTRACT Nano-titanium dioxide is low-cost, non-pollution, high photocatalytic activity, etc., and has been widely studied in recent years. Because of low quantum efficiency and low utilization of solar energy, its wide application is limited. Therefore, the modification is carried out, in order to improve photocatalytic quantum efficiency and solar energy utilization. Based on the purchase of the commercial TiO2 (p25) as the matrix powder photocatalytic materials, modification of superacid SO42-. As per gram of p25 H2SO4 into different concentration of configuration in the emulsion, the emulsion in different wattage microwave hydrothermal reaction under the condition of a certain time, drying and grinding the SO42- / TiO2 catalysts. Experiment used for photocatalytic degradation of methyl orange as simulated wastewater degradation experiment, the factors affecting the photocatalytic degradation of methyl orange were discussed, such as microwave wattage、H2SO4 concentration 、 the preparation of solid catalysts, etc. The results show that Photocatalyst has certain adsorption performance of methyl orange; under certain condition, microwave wattage have obvious influence on the performance ofthe catalyst. Mic...3/ 3。

固体超强酸SO4 2-/Al2O3的制备及催化合成水杨酸异丙酯的研究

固体超强酸SO4 2-/Al2O3的制备及催化合成水杨酸异丙酯的研究
关键词 :固体 超 强酸催 化 剂 ;酯化反 应 ;水杨 酸异 丙酯 中图分 类号 :06 3 6 4 2 .2 文献 标识 码 :A 文章编 号 :1 7 —1 9 2 1 ) 3 0 8 4 6 1 1 X( O 1O 一o 5 —0
考查 了工艺参 数对 酯化 产率 的影响 .
0 引 言
外 , 丙醇 的沸点 低 很 容 易发 生 分 子 内 和分 子 间 的 异
1 1 试 剂及 主要 仪器 .
水杨 酸 分析 纯 ; 丙醇 分析 纯 ;AI I 析纯 ; 异 C。 分
F C 36 O 化学 纯 ; e 1 H2 .
氨 水 分 析 纯 ;干 燥 剂 ; 苯 分 析 纯 ; 和 甲 饱
解 , 存 在 不 同程 度 的缺 陷. 固 体 超 强 酸 S i/ 故 以 0一
Al0 作 为催化 剂合成 水杨 酸异 丙脂 的研 究 还 鲜有 。3 报 道. 文 以固体酸 为催化 剂合 成 了水杨 酸异 丙脂 , 本
缩 短酯化 反应 时 间 , 少 异 丙醇 的用 量 ,提 高酯 化 减
脱水 , 以在合成 上存 在很 大 的困难. 统 的合成 方 所 传
法是 用浓硫 酸作 为催 化剂 , 以水 杨 酸 与超 过 量 的丙 醇为 原料 , 二段 回流升 温 , 应 1 反 8h而制 得[ . 法 4该 ]
的缺点 是反 应时 间 长 , 品产 率 低 , 处 理较 麻 烦 . 产 后 另外 , 酯化 后要分 离 出大 量 的稀 硫 酸 , 易 处理 , 不 使 环 境受 到严 重 的污染 . 近年 来 有 报 道用 酯 化 催 化 剂 来 代 替 浓硫 酸 进 行 酯化 [ 7, 由 于水 杨 酸 与 异丙 5]但 _
第 2 卷 第 3期 1

固体超强酸的制备及催化性能的研究

固体超强酸的制备及催化性能的研究

固体超强酸的制备及催化性能的研究一、固体超强酸的制备原理所谓固体超强酸是指比100%硫酸的酸度还强的固体酸。

其酸强度用Hammett指示剂的酸度函数Ho表示,一般的,Ho=pK(所用指示剂的pK值),已知100%硫酸的Ho=-11.93,凡是Ho值小于-11.93的固体酸均称为固体超强酸,Ho值越小,该超强酸的酸度越强。

固体超强酸的制备方法:硫酸根离子促进的氧化物型固体超强酸的制备方法如下,将相应的可溶性金属盐溶于水中,加入氨水或尿素等沉淀剂,先制得金属氢氧化物溶胶,经过滤,水洗,除去杂质离子,干燥后再用一定浓度的硫酸或硫酸铵溶液浸渍,过滤,干燥后,经高温焙烧制得。

二、试剂九水硝酸铁硫酸聚乙二醇2000 去离子水无水乙醇冰醋酸氢氧化钠溶液三、仪器设备烧杯搅拌棒布氏漏斗抽滤瓶烘箱研钵温度计回流注锥形瓶四、实验步骤1、将硝酸铁和硝酸铝按一定比例溶于水,加入质量分数为0.5%~1%的聚乙二醇溶液,强烈搅拌下逐滴滴加氨水,生成沉淀后放人冰水浴中陈化2、洗涤抽滤,110℃干燥后研磨3、用促进剂浸渍12h4、干燥,研磨,一定温度焙烧即得固体酸催化剂样品五、催化性能的测定1、催化剂酯化活性测定在带有搅拌器、温度计、回流冷凝管的250ml三口烧瓶中,加入50ml 无水乙醇,15ml冰醋酸和1g 催化剂,在回流温度下进行酯化反应,每隔1h取样分析一次。

醋酸转化率的计算在250ml 锥形瓶中事先加入20ml 蒸馏水,再加入1ml 样品,用0.5mol/L 标准氢氧化钠溶液滴定,以酚酞作指示剂,滴定至出现粉红色为终点。

醋酸转化率按下式计算:X=(1 – V/Vo)*100%式中:Vo,V ———反应开始前、反应过程中滴定所消的标准氢氧化钠溶液的体积,ml。

2、酸强度的测定(1)探针反应法低碳链烷烃的骨架异构化反应经常被用作固体超强酸的探针反应。

其中比较典型的是正丁烷在低温下的异构化反应,这是验证固体超强酸酸性的重要手段。

低温陈化法制备SO4 2—ZrO2—TiO2超强酸及其催化性能和稳定性研究

低温陈化法制备SO4 2—ZrO2—TiO2超强酸及其催化性能和稳定性研究

镜上拍摄 的。 样 品的 I R在美 国尼高 力仪器公 司产 Man 5 ga 0 7 型傅里 叶变换 红外 光谱仪上 进行 ,测试范 围:4 0~ 0 4 0 c 。分 辨率: c ; 0 0 m。 ; 4 m 扫描 次数 : 2次 3
样 品 的 X D 在 日本 理 学 电 机 公 司 产 D/ xr R Ma. A
第 一作 者 : 同云 . .0岁 , 陈 男 5 副教 授 ; 究 方 向 : 化 剂 的台 成 与应 用 。 研 催
维普资讯
第 4期
陈 同云 等: 温 陈 化法 制备 S / r i 低 O ZO一 O 超强 酸及 其 催 化性 能 和稳 定 性 研 究 T 表 1 样 品的 比 表 面积
浸 渍 4 , 干 , 马 福 炉 中 指 定 温 度 下 焙 烧 4 , 出 h抽 于 h取
冷至室 温, 即制得 S ZO TO (Z ) O。/ r i S T 样品, 置于 干燥器 中待用 。 1 2 样 品 的表征 .
样 品 的 T M 照 片 是 在 日本 产 H一 0 E 8 0电 子 显 微
实用 价值 。针对 这一 问题, 本研究 采用 低温 陈化法
制备 固体 超强酸 , 从改 变其 生成条 件人 手, 图提 高 力 其催 化活 性和稳定 性 。实验 结果 表 明,本法制 备 的 S / r : i 固 体 超 强 酸 的稳 定 性 和催 化 活 性 O ZO - O T 都有 较大 幅度 的提 高 。样品 经第一 次使 用后 于空气 中放置 3 0天, 继续 用 于催 化 乙酸 正丁 酯 的酯化 反 应, 与第 一次使用 完全 相 同的条 件下 , 在 酯化率 仍然 相 当高 。 三次使用 后 和第 六 次使用 后 的 I 第 R谱 图显 示, 品 的酸性变化 不大 。 样

固体超强酸SO4 2-/ZrO2-Al2O3的制备及催化酯化反应性能研究

固体超强酸SO4 2-/ZrO2-Al2O3的制备及催化酯化反应性能研究
结 果表 明 ,s / r A 2 3对 乙酸 正 丙 酯 的 合 成 有 较 好 的 催 化 活 性 , 化 率 可 以 达 到 9 % o 一 ZO 一 l 0 酯 8
以上.
关键 词 : 固体 超 强 酸 ; 化 ; 成 ; 化 反 应 催 合 酯 中 图 分 类 号 :Q 2 T 25 文献标 识 码 : A
酉率 里 {; 自 = 垄 化 {
×% . 。 。
将剩余的反应液移人圆底烧瓶中进行蒸馏, 8 — 0 收集 0 13℃的馏分. 粗酯依次用饱和碳酸氢钠溶液、 饱和食盐水、 饱和
氯化钙溶液进行洗涤, 以分别除去反应液中的乙酸、 碳酸氢根离子和丙醇, 然后将分液漏斗中的上层溶液转移至磨口锥形 瓶中, 加入适量无水硫酸镁干燥 1 h过滤, 2 , 将滤液进行蒸馏, 收集 1 —0 0 1 0 2℃的 馏分进行分析, 用阿贝折光仪测其折光率.
8 8
许 昌学院 学报
2 1 年 9月 01
选定催化剂用量( )醇酸物质的量比( ) A, B 和反应时间( ) C 作为影响因子进行正交实验 , 正交实验因素水平及实验数据见
表1 及表 2 .
表 1 正 交 实 验 水 平 因 素 表
表 2 L ( 正 交 实 验 表 。3 )
表 3 反 应 时 间对 酯 化 率 的 影 响
酯化率逐渐增大. 但反应时间超过 15h . 时酯化率反而下降, 这可能是由
于回流时间过长增 加了副反应所 致 , 故反应 回流时间 以 15 为 宜. .h 222 酸醇物质的量比对酯化率的影响 ..
表 4 酸 醇 物 质 的 量 比对 酯 化 率 的 影 响
固体超强酸是比硫酸更强的酸, 具有很高的催化活性和选择性, 并且可重复使用、 无腐蚀 、 无污染、 制备过程简单.

固体超酸及其应用研究进展

固体超酸及其应用研究进展

固体超酸及其应用研究进展摘要:目前已制备的超酸种类繁多,它具有极强的酸性和高介电常数,在化学合成工业中是一种良好的催化剂。

本文对超强酸的定义、酸度的测定进行了简单介绍。

固体超强酸是近年来发展的一种新型催化材料,进一步综述了固体超强酸的分类、制备方法,例举了一些学者制备的新的固体超强酸催化剂。

重点是介绍固体超强酸催化剂在有机化学反应中的应用。

指出了固体超强酸的优点和一些不足。

最后指出了今后固体超强酸催化剂的发展方向。

关键词:超酸;固体超酸;催化剂;应用;发展Abstract: The acid has been prepared over a wide range, it has a very strong acid and high dielectric constant, it is a good catalyst in the chemical synthesis industry. In this paper, the defi niti on of super acid, acidity determ in ati on for a brief in troducti on.Solid superacid is a new type of catalytic material in recent years. the classification of solid superacids and preparation methods are described. New solid superacid catalysts are in troduced. solid superacid catalysts are applied in orga nic react ions which is the key in the article. Pointing out the advantages of solid superacids and some shortcomings. Finally,developme nt trends of solid superacid catalysts are put forward.Key words:Superacid; solid superacid; catalyst; applicati on; developme nt1超酸的简单介绍1.1超酸的定义超强酸是指酸强度比100 %的硫酸还要强的酸,特酸度函数HO < -11.94 的酸。

固体超强酸的制备研究和应用

固体超强酸的制备研究和应用

固体超强酸的制备研究和应用摘要本文以氧氯化锆、氨水为原料,以乙二醇-水溶液为溶剂,通过水热法在不同条件下件下制备了一系列氧化物,对氧化物进行了红外、 SEM 表征。

研究结果显示直接水热法制备的氧化锆样品粒径小,颗粒均匀,比表面积大。

将制得的氧化锆用0. 5mol/LH2SO4 浸渍处理后制得固体超强酸。

通过对样品进行红外分析发现,所知催化剂均为超强酸。

用制备的氧化锆负载磷钨酸制备成催化剂,对催化剂进行进行了表征并进行了酯化反应和催化剂回收和重复使用的实验。

催化剂的制备工艺:利用550℃下退火的氧化锆固载磷钨酸,磷钨酸的负载量为23%,然后在100℃的空气氛围内烘焙。

合成油酸甲酯的最佳反应条件为:醇酸摩尔比为 40: 1,催化剂用量为酸的质量的 30%,反应时间为 4 小时。

关键字: ZrO2 ;磷钨酸;固体超强酸;催化剂;酯化反应,Abstract In this paper,Zirconium oxychloride and ammonia as raw material, ethylene glycol- water solution as solvent, a series of oxides1/ 3were prepared by hydrothermal method under different conditions,the oxide was characterized by IR, SEM characterization.The results show that the direct Hydrothermal Synthesis of zirconia sample size is small, uniform particles, large surface area.The obtained zirconia solid super acid 0.5mol / L H2SO4 impregnation treatment.Knowledge superacid catalysts were found by infrared analysis of the samples. Preparation of zirconia supported phosphotungstic acid catalyst prepared catalysts were characterized and the esterification reaction and catalyst recovery and reuse experiments.Catalyst preparation process: the use of 550C annealing of zirconia immobilized phosphotungstic acid, phosphotungstic acid load of 23%, and then baked in the 100 air atmosphere. ℃Synthetic methyl optimum reaction conditions: molar ratio of 40:1, catalyst amount was 30 percent of the acid quality of the reaction time is 4 hours. Key words: ZrO2;Phosphotungstic acid:solid superacid catalyst:esterification:1 绪论 ........................................................ ......................................................................... 4 1. 1 前言 .........................................3/ 3。

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常见SO42-/M x O y型超酸的制备及其催化性能研究宋森贵州大学化学与化工学院,贵阳(550025)摘要:固体酸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、选择性高等特点,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。

与传统的催化剂相比,超酸的催化效率有了较大提高,不同类型的超酸往往具有独特的催化作用。

本文分别介绍了SO42-/ZrO2型超强酸、SO42-/TiO2型超酸、SO42-/Fe3O4-Al2O3 -ZrO2-Nd2O超酸或其改性对象的制备方法及其各自在催化领域的研究进展,并且对固体超酸存在的问题、未来的研究方向作出了展望。

关键词:SO42-/ZrO2超强酸,SO42-/TiO2超酸,SO42-/Fe3O4-Al2O3 -ZrO2-Nd2O超酸,制备,催化性能1 前言超酸的发现始于1966年,当时美国凯斯西储大学 G.A.D lah 教授实验室中的一位博士后研究人员无意中发现了HSO3F·SbF5,并把其命名为魔酸,从而拉开了超酸研究的序幕。

如今,我们一般把强度超过100%H2SO4的强酸称为超酸。

随着固体超强酸催化剂研究的不断深入,固体超强酸主要有下列几类[1]:a.负载型固体超强酸,主要是指把液体超强酸负载于金属氧化物等载体上的一类,如HF-SbF5-AlF3/固体多孔材料、SbP3-HF/F-Al203、SbF5-FSO3H/石墨等;b.混合无机盐类,由无机盐复配而成的固体超强酸,如AlCl3-CuCl2、AlC13-Fe2(S04)3等;c.氟代磺酸化离子交换树脂(Nation-H);d.硫酸根离子酸性金属氧化物SO42-/M x O y超强酸,如SO42-/Zr02、SO42-/Ti02等;e.负载金属氧化物的固体超强酸,如W03/Zr02、M03/Zr02等。

由于超强酸具有很高的酸强度,是理想的酸性催化剂,可作为饱和氢氧化合物的分解、缩聚、异构化、烷基化和醋化等反应的催化剂,可以使这些反应在较低的温度下甚至室温下顺利进行,因而在石油化工和有机合成中受到了重视,研究和应用进展十分迅速,成为催化领域的研究热点。

在酯化反应中用固体酸催化剂取代传统的硫酸催化剂的研究己经很广泛,涉及的固体酸主要包括: SO42-/M x O y型固体超强酸、沸石分子筛、层柱粘土、离子交换树脂以及杂多酸等。

负载SO42-的SO42-/M x O y型固体超强酸由于其良好的催化活性、制备方便、不含有污染环境的卤素原子等,因而在有机合成,特别是精细合成和节能方面作为催化剂具有很大的应用前景。

本文将就几种常见的SO42-/M x O y型固体超酸的制备及其催化性能作一简单介绍。

2 SO42-/ZrO2超酸的制备及其催化作用2.1 SO42-/ZrO2超强酸的制备方法用28%的氨水水解ZrOCl2或ZrO(NO3)2,沉淀物用去离子水洗涤至无Cl-为止,洗涤后的沉淀物在110℃下干燥,粉碎、过筛,得到一定颗粒度的ZrO(OH)2,用0.5mol/L的H2SO4沥淋,烘干后600℃下焙烧三小时,即可得到SO42-/ZrO2超强酸[2]。

2.2 SO42-/ZrO2型超强酸对异构烷烃的烷基化催化作用SO42-/ZrO2固体超强酸催化剂由于具有较高的酸强度和酸密度,可使反应在较低温度下进行,从热力学角度看,烷烃异构化反应是微放热反应,低温有利于提高异构化反应的选择性,因此SO42-/ZrO2及改性的SO42-/ZrO2催化剂用于烷烃异构化反应具有较好的前景[3]。

通过Pt和 Al2O3对催化剂SO42-/ZrO2进行改性,研究其对正己烷异构化反应的催化活性,结果发现[4]:当Pt质量分数为 0.5%、焙烧温度为 600 ℃时,Pt /Al2O3/SO2 -4 /ZrO2催化剂在重时空速 2h-1、反应压力2.0MPa、 n (正己烷):n (氢气)=1:3、230℃的条件下,转化率和选择性分别达48.63%和100%,同时,2,2-二甲基丁烷的选择性达3.36%。

此外,SO42-/ZrO2可以催化废食用油通过超强异构化作用生成生物柴油[5],在最佳反应条件下,生物油产量可达93.2%。

图1 SO42-/ZrO2催化合成生物柴油的反应速率2.3 SO42-/ZrO2型超酸在酯化反应的催化作用合成酯类化合物的用途很多,最常用的方法是羧酸与醇的酯化和酸酐的醇解:该反应中固体超强酸可替代硫酸催化剂,从而可以避免硫酸所带来的设备腐蚀严重和环境污染的问题。

采用溶胶-凝胶法制得SO42-/SiO2/ZrO2超酸,研究其对乳酸乙酯的催化效率,发现酯化率可以达到92.7%,而浓H2SO4所能达到的酯化率仅为71.6%[6]。

2.4 SO42-/ZrO2超强酸催化合成乙酰水杨酸乙酰水杨酸俗名阿司匹林,是临床应用最广泛的解热镇痛药和抗炎药,具有较强的抗炎抗风湿作用。

乙酰水杨酸的合成是用水杨酸和醋酐在催化剂的作用下反应制得,传统的酸催化法通常是采用浓硫酸或浓磷酸产率通常只有50%~65% ,而且副反应较多,设备腐蚀严重并产生大量废液对环境造成污染。

而固体超强酸是一种新型环保的催化剂,在很多类型的反应中表现出较高的催化活性,因此成为研究新的乙酰水杨酸合成方法的突破口。

研究表明[7]:超强酸催化剂对乙酰水杨酸的合成具有很高的催化活性,且该催化剂制备工艺简单,可重复利用,无腐蚀和污染,是一种具有良好应用前景的环境友好型绿色催化剂。

当焙烧温度为 650℃,反应温度 80℃,反应时间 30 min,水杨酸与乙酸酐摩尔比为 1: 2,催化剂用量为0.8 g时,乙酰水杨酸收率可达 82.14%,且重复使用 6次仍具有良好催化活性。

3 固体超酸 SO42-/TiO2的制备及其催化研究3.1 SO42-/TiO2的制备方法取一定量的TiCl4溶于冰水中,用氨水调节pH 值至8-9,抽滤收集生成的白色沉淀,用去离子水洗涤至无Cl-被检出。

然后用一定浓度的H2SO4浸泡2-3 h,过滤烘干后于马弗炉中恒温焙烧3h,得到SO42-/TiO2固体超酸[8]。

3.2 SO42-/TiO2型超酸催化合成亚油酸乙酯亚油酸乙酯具有抗癌、抗动脉硬化、调控代谢、增强机体的免疫力、促进动物生长发育等性能。

浓硫酸催化亚油酸酯化制备亚油酸乙酯的反应,亚油酸转化率高,但亚油酸分子中的不饱和键容易被氧化,使亚油酸乙酯的碘值降低,影响产品质量。

采用固体超酸SO24-/TiO2作为催化剂,则能够很好的改进上述问题。

通过正交实验研究[9]表明,当硫酸浸泡浓度为0.175 mol/L,浸泡时间4h,焙烧温度450 ℃,焙烧时间4h,催化剂可使酯化率达到93.9%。

3.3 SO42-/TiO2型超酸催化合成尿囊素尿囊素又名1- 脲基间二氮杂戊烷- 2,4-二酮,是一种两性化合物,可作为医药、化妆品、农业等化工原料中间体。

通常由乙二醛生成乙醛酸后,再在酸催化下由乙醛酸与尿素缩合而成。

但传统合成方法一般采用盐酸、硫酸等作为催化剂,产量偏低。

采用改性的SO24-/TiO2型超酸SO24-/TiO2-SiO2来作催化剂,原料乙二醛与尿素摩尔比 1:3.5,回流反应液温度80℃,反应时间3h条件下,尿囊素产品收率达 65.4%[10]。

3.4 SO42-/TiO2型超酸催化废旧塑料裂解制燃油我国废塑料炼油技术起步较晚,目前主要采用热裂解进行转化,其产油量不到 40% ,大部分转化为废渣、废气。

研究表明[11],废塑料在酸催化剂作用下可发生催化裂解生成小分子有机烃类物,其中C5 以上的液态烃可作燃油。

采用SO24-/TiO2-SiO2来催化废旧塑料裂解,在最佳裂解工艺条件(反应温度 420℃,催化剂用量 2g /10g塑料)下,液体燃油的收率可达 78.6%[12]。

4 磁性超酸SO42-/Fe3O4-Al2O3 -ZrO2-Nd2O研究4.1 SO42-/Fe3O4-Al2O3 -ZrO2-Nd2O超酸的制备将摩尔比为 1:1的 FeSO4 ·7H2O和 Fe2( SO4)3 ·xH2O溶于蒸馏水,转入三颈烧瓶中,65 ℃下水浴加热并搅拌,同时缓慢滴加 0.1mol/的NaOH溶液,调节溶液的 pH值在 10-12,继续恒温搅拌10min左右,陈化30min。

利用磁分离技术分离 Fe3O4和上层清液,用蒸馏水进行洗涤,至溶液的 pH值降为 7 ,即可得到黑色的磁性物种Fe3O4,以悬浮状态保存备用。

量取 10mL的磁性物种Fe3O4悬浮液于三颈烧瓶中,搅拌下水浴升温到65℃,称取 Al(NO3) 3 1.801g、ZrOCl2 4.834g和Nd2O3 0.042 g ,分别用蒸馏水刚好溶解,依次将 Al(NO3) 3溶液、ZrOCl2溶液和Nd2O3溶液加入到三颈烧瓶中,充分混合后,在快速电动搅拌下,滴加浓氨水至 pH值为 9-10 , 继续搅拌10min 左右,常温下陈化 24h,生成的沉淀物用磁分离技术分离。

4.2 磁性超酸对合成乙酸异戊酯的催化作用将磁性固体超强酸催化剂应用于合成乙酸异戊酯的反应中[13],采用均匀设计实验,确定最佳合成工艺条件为:催化剂加入1.58 g ,n(乙酸 ):n (异戊醇 ) = 1:1.8 ,反应时间为3.16 h ,酯化率达 98%以上。

图2 SO42-/Fe3O4-Al2O3 -ZrO2-Nd2O超酸的SEM图5 展望固体超强酸作为催化剂在有机合成及化工生产中具有潜在的重要意义。

同液体超酸相比,固体超酸具有如下的优点:①反应生成物与催化剂容易分离;②催化剂可以反复使用;③催化剂对反应器无腐蚀作用;④废催化剂引起的“三废”问题较少;⑤催化剂的选择性一般都较高。

目前很多固体超酸都是硫酸促进型固体超强酸,这些超酸自身存在的的问题(如:性能价格比不如液体酸、易积炭失活、使用寿命短等)制约了其在工业生产实际的应用。

因此,采用一些先进的技术手段进一步探索新型超强酸催化剂的制备和改性技术将会非常有意义。

另外,固体超强酸催化剂应重点研究工业化的关键问题,如制备出活性更高、选择性更好、成本低的催化剂;研究解决固体催化剂与产物的工业分离、回收、重复利用和再生等工程中存在的问题。

加强将新技术、边缘学科技术等引入固体超强酸的制备,如利用微波技术进行催化剂制备及载体改性,诱导固体超强酸的催化反应;利用微乳技术制备超细纳米催化剂等。

重点开展表面酸与制备方法、促进剂、载体的关系以及酸性分布与制备方法、催化反应活性的关系的研究,进一步提高固体超强酸的制备方法。

加强固体酸催化剂失活机理、再生方法的研究,为工业化提供必要条件。

总的来说,固体超强酸是近年来发展的一种新型催化材料,对许多化学反应有较好的催化活性、选择性及重复使用性能。

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