固体酸催化剂的研究进展讲课稿

合集下载

固体酸催化剂在酯化反应中的研究进展

酯化或者酯交换反应中为了使反应充分，往往会加入过量的醇，而过量的醇又促进酸性树脂的溶胀，促使大量大分子的反应物可以扩散到催化剂内部的酸性位点进行反应。２沸石分子筛
物，是强酸性大孔阳离子交换树脂。这两种有机酸树脂都已
沸石分子筛在酯化反应中具有优良的反应活性。Ｓｉ一０
结构方面Ｎａｔｉｏｎ和Ａｍｂｅｒｌｙｓｔ一１５材料本身都具有较小
国内外学者在该领域研究中取得的进展。这些固体酸催化的孔容和比表面积，分别小于５ａｍ／ｇ和５０ｍ／ｇ，但是当浸
剂主要包括有机酸树脂、沸石分子筛、微孔硅、杂多酸、硫酸渍极性溶剂后，材料溶胀并且变成大孔材料。交联的聚合物
中图分类号：ＴＱ３１４．２４２
文献标Ｘ（２０１６）０３—００４１—０２
ＲｅｓｅａｒｃｈＰｒｏｇｒｅｓｓｏｎＥｓｔｅｒｉｆｉｃａｔｉｏｎＣａｔａｌｙｚｅｄｂｙＳｏｌｉｄＡｃｉｄｓＷａｎｇＤａｎｊｕｎ，ＺｈｅｎｇＨｕａａｎ，ＺｈａｎｇＳｈｅｎｇｊｕｎ，ＺｈｕＭｉｎｌｉ
经商业化生产并应用于多种工业反应，例如甲基叔丁基醚合一ＡＪ产生Ｂｒｓｎｓｔｅｄ酸和Ｌｅｗｉｓ酸，因此改变ＳＷＡ１比，酸性能
成、双酚Ａ合成、叔丁醇脱水制备异丁烯、丙烷水合二丙醇和催化活性也随之改变。一般情况下，随Ｓｉ／Ａ１比增多酸性
分子筛、微孔硅、杂多酸、硫酸金属氧化物和双金属氧化物）的结构、酸性能、反应活性关系等。展望了固体酸催化剂在酯化反应在

固体酸催化剂上酯化反应研究进展

2003 年第 5 期
杜迎春等: 固体酸催化剂上酯化反应研究进展
31
石及酯化物系。所使用的沸石分子筛有 HZSM- 5 及其改性沸石[ 1- 7] 、磷酸铝分子筛[ 8] 、硅酸铝分子筛[ 9] 、HY [ 1, 6, 18] 、H 型丝光沸石[ 1, 6] 、沸石[ 10- 14] 等, 涉及的反应物系有乙酸戊酯[ 2, 10- 11, 15] 、乙酸乙酯[ 1, 5, 16] 、乙酸丁酯[ 3, 7] 、丙酸丙酯[ 10] 、顺丁烯二辛酯[ 12] 、乙烯正戊酯[ 13] 、丙烯酸高级醇酯[ 14] 和苯甲酸及苯乙酸酯等[ 17] 。
与辛醇的酯化, 反应物转化率可由原封闭物系的平衡转化率 35% 增加至几乎完全反应。刘庆林等[ 26] 用 H3( PW12O40) / PV A 负载催化膜进行了合成乙酸丁酯的研究, 90 下反应 8 h 转化率可达 96% 。
2 固体超强酸和固体杂多酸
固体超强酸因其具有强酸性和固体催化剂的特点, 倍受人们重视。采用 SO24- / MxOy 型固体超强酸进行催化酯化反应有许多优点, 如制备方法简单、
消除历程, 遵从两种反应机理。双分子反应历程。伯醇和仲醇的酸催化酯化多
为此历程。反应依照下述方式进行: 首先质子加成到羧酸中羧基的氧原子上 ; 随后醇分子对羧基碳
原子发生亲核进攻 , 这一步是整个反应中速度最慢的阶段; 最后酸的酰氧键断开。
O
+ HO
R C OH
R C OH
( 1)
+ OH
随着催化科学的发展及环境保护意识的日益增强, 采用固体酸催化剂的工艺成为目前研究的热点。此类工艺因催化剂与反应物处于不同相, 可回收并重复使用, 且无设备腐蚀和环境污染问题, 因而被称为清洁工艺。该工艺首先在石油炼制和石油化工领域开发成功, 后被引入精细有机合成领域, 并从 20 世纪 90 年代以来取得较大进展。本文以固体酸催

第四章固体酸

第四章固体酸、碱催化作用第一课时：典型固体酸催化剂示例及烷烃的酸催化裂解教学目的：了解固体酸催化剂及烷烃的酸催化裂解方式教学难点：烷烃的酸催化裂解方式知识重点：固体酸催化剂的发展和烷烃的酸催化裂解方式的分析所谓固体酸是具有Brønsted酸(即质子酸)中心及(或)Lewis酸中心的固体物质。

固体酸中心和均相催化酸中心在本质上是一致的，不过，固体酸催化剂中，还可能有碱中心参与协合作用。

目前许多均相酸催化剂有渐为固体酸催化剂所取代之势，这是因为固体催化剂具有易分离回收、易活化再生、高温稳定性好、便于化工连续操作、且腐蚀性小的特点。

固体酸催化剂的选择成功，才使现代石油炼制及合成汽油的发展有了基础。

最典型最重要的固体酸催化化工过程，要算石油炼制中的催化裂化、催化重整以及催化加氢裂解等过程。

现以石油炼制中的催化裂化为例，讲述固体酸催化剂的发展过程。

催化裂化过程不仅是深度加工增产轻质油品的主要手段，近年来由于新型催化剂及新工艺的发展，还可按实际需要，多产大量裂化气体作为石油化工的原料。

催化裂化用200-500 o C之间的重馏分油为原料(包括减压馏分，直馏轻柴油、焦化柴油和蜡油等)，以硅铝酸盐为催化剂，反应温度在450-550 o C之间(随反应器类型而异)。

它是个产量大(每个大型催化裂化装置，每年裂化油品百万吨以上)，技术条件要求高(例如催化剂每接触油汽几分钟甚至几秒钟就要再生，每分钟流过流化器的催化剂达10吨或更多，随着催化剂活性的提高，为了加快再生速度，要求更苛刻的再生条件，例如600-650 o C，甚至700 o C)，催化剂消耗大(每吨进料油消耗约0.3-0.6公斤催化剂，催化剂机械强度差的，消耗还要大得多)的现代化化工过程。

这意味着催化剂的活性、选择性、稳定性的稍微提高，对生产实际将具有重大意义。

正因为如此，催化裂化催化剂几十年来不断地推陈出新。

催化剂的选择比较明显地经历以下三个阶段：一、1936年开始采用天然粘土催化剂(例如酸处理过的白土－微晶膨润土、蒙脱土、高岭土)。

碳基固体酸催化剂制备及其催化性能分析研究

碳基固体酸催化剂制备及其催化性能分析研究碳基固体酸催化剂在催化领域具有广泛的应用潜力。

它们具有酸性强、稳定性高、孔隙结构合理等优势，可以用于多种催化反应，如酯化、醇醚化、环化反应等。

本文主要介绍了碳基固体酸催化剂的制备方法以及其催化性能的分析研究。

一、碳基固体酸催化剂的制备方法1.碳化物热解法：将含有碳源和酸源的混合物在高温下热解，生成碳基固体酸催化剂。

常用的碳源有蔗糖、蔬菜、木材等，酸源可以是硫酸、磷酸等。

2.碳化转化法：将预制的活性炭或其他含碳材料与酸性气体在高温下反应，生成碳基固体酸催化剂。

酸性气体可以是氢氟酸、硫酸蒸汽等。

3.化学气相沉积法：采用化学气相沉积技术，在高温下使含碳化合物和酸性气体反应，生成碳基固体酸催化剂。

以上制备方法可以根据需要进行改进和调整，以获得更好的催化性能。

1.酸性强度测试：采用一些表征酸性强度的方法，如NH3-TPD（氨气热脱附法）和FT-IR（红外光谱法），测定碳基固体酸催化剂的酸性强度。

这可以帮助了解催化剂中酸性位点的数量和强度。

2.酸性种类分析：利用FT-IR等技术，分析碳基固体酸催化剂的酸性种类。

例如，利用红外光谱来观察吸附在催化剂表面上的吸附物质的变化，可以进一步了解催化剂的酸性种类。

3.比表面积测试：使用比表面积测试仪来测定催化剂的比表面积。

较大的比表面积可以提供更多的活性位点，从而提高催化剂的催化性能。

4.催化性能测试：将碳基固体酸催化剂应用于具体的催化反应中，并通过反应转化率、选择性、稳定性等参数来评价催化性能。

可以进行批量或连续式反应器实验，并进行相应的产物分析，如GC、HPLC等。

通过以上的实验和分析，可以全面评估碳基固体酸催化剂的催化性能，为其在实际应用中的优化提供参考。

此外，还可以通过改变制备方法、调控催化剂结构、引入基团修饰等手段进一步提高碳基固体酸催化剂的性能。

固体酸催化剂的分类以及研究近况

固体酸催化剂的分类以及研究近况刘庆辉,詹宏昌,汤敏擘(广东省安全科学技术研究所评价中心,广州510620) 摘　要:固体酸作为一种新型绿色环保型催化剂引起了人们的广泛关注。

到目前为止,已经开发出固载化液体酸、简单氧化物、硫化物、金属盐、沸石固体酸、杂多酸固体酸、阳离子交换树脂、粘土矿、固体超强酸等九类固体酸。

笔者在综合国内外的研究近况的基础上,提出了对固体酸催化剂研究的展望。

关键词:固体酸;催化剂;近况Classif ication and R esearch Development of Solid Acid C atalystL IU Qi ng2hui,ZHA N Hong2chang,TA N G M i ng2bo(Safety Assessment Center,Guangdong Institute of Safety Science&Technology,Guangzhou510620,China) Abstract:Recently,solid acids as new green catalysts have attracted considerable attention.By far,nine kinds of solid acids,such as solid2supported liquid acid,ordinary oxid,sulfide,salt,zeolite solid acid,cation ex2 change resin,clunch and solid superacid had been developed.The prospects for solid acids were proposed on the base of colligating recent domestic and abroad researching.K ey w ords:solid acids;catalyst;research development 固体酸是近年来研究与开发的一种新型酸催化剂,也是具有广泛的工业应用前景的环境友好的催化剂之一,因而对固体酸的研究具有十分重要的意义,成为当前催化研究的热点之一[1]。

固体酸催化剂

固体酸催化剂引言：固体酸催化剂是一种在化学催化中广泛应用的材料，具有高度的催化活性和选择性。

与传统液体酸催化剂相比，固体酸催化剂具有许多显著的优势，如易于分离回收、稳定性好、不易受污染等。

本文将介绍固体酸催化剂的基本概念、制备方法、催化机制以及应用领域等方面的内容。

一、固体酸催化剂的基本概念固体酸催化剂是指以固体物质为载体的酸催化剂，其活性部位通常是由酸性中心（如氧化物、酸基等）组成的。

固体酸催化剂的酸性被认为是由于其表面酸性基团形成的。

在固体酸催化剂中，酸性中心具有一定的酸解离常数和酸位密度，这些特性决定了固体酸催化剂的酸性强弱和催化活性。

酸解离常数越大，酸位密度越高，固体酸催化剂的酸性越强，催化活性也越高。

二、固体酸催化剂的制备方法固体酸催化剂的制备方法多种多样，常见的制备方法包括溶胶-凝胶法、固相法、共沉淀法、离子交换法等。

溶胶-凝胶法是一种常用的固体酸催化剂制备方法。

该方法通过将溶胶中的金属盐与凝胶剂混合，经过溶胶的凝胶化和干燥过程后得到固体酸催化剂。

固相法是一种通过固体相反应制备固体酸催化剂的方法。

该方法一般需要将反应物粉末混合均匀，然后在高温条件下进行反应，最终得到固体酸催化剂。

共沉淀法是一种通过共沉淀沉淀物来制备固体酸催化剂的方法。

该方法通常将金属盐和酸性物质的溶液混合，并通过调节溶液条件使其发生共沉淀反应，沉淀后得到固体酸催化剂。

离子交换法是一种通过固定相（如阳离子交换树脂）与水溶液中的酸性物质之间进行离子交换反应的方法来制备固体酸催化剂。

三、固体酸催化剂的催化机制固体酸催化剂的催化机制主要涉及酸中心与反应物之间的相互作用和反应过程。

固体酸催化剂的酸中心能够吸附反应物，使其发生活化，从而降低了催化反应的活化能。

酸中心还能够通过质子转移或酸碱中心之间的相互作用，参与中间体的形成和转化。

在催化过程中，固体酸催化剂的酸性中心可能发生脱附、失活、重组等反应。

这些反应可影响催化剂的活性和稳定性，甚至导致催化剂的失活。

羧基固体酸催化的研究和应用研究

羧基固体酸催化的研究和应用研究羧基固体酸催化是近年来在催化化学领域中备受关注的一个研究领域，因为它有着广泛的应用前景。

在化学反应中，固体酸催化技术一直都是一个非常重要和高效的工具，羧基固体酸则是一类特殊的固体酸催化剂。

接下来，我们将深入探讨羧基固体酸催化技术的研究和应用。

1. 羧基固体酸的结构和性质羧基固体酸是一种以羧基为结构特点的固体酸。

它通常是由具有羧基基团的有机物或无机物作为催化剂前驱体，通过一系列物理、化学反应合成而成。

羧基固体酸催化剂的最大优点就在于它有良好的催化活性，与此同时并且具有生物可降解性等一些优点，使得羧基固体酸催化剂得到了越来越广泛的应用。

2. 羧基固体酸催化的应用羧基固体酸催化的研究和应用主要集中在三个领域：1）。

有机合成化学；2）。

生物化学；3）。

环保化学。

相信这些领域的发展将会为羧基固体酸催化技术的进一步发展提供巨大的推动力。

（1）有机合成化学在有机合成化学领域，羧基固体酸催化剂在不同反应中起到了不同作用。

比如卡宾均化反应、马来酰亚胺化反应、酯化反应、芳香化反应等等。

在这些反应中，羧基固体酸催化剂可以在反应中提供高的酸性质量，使得中间体的生成得到高效的促进。

此外，羧基固体酸催化剂还可以作为催化剂的载体，载体的不同类型也在一定的程度上影响催化剂的活性。

（2）生物化学在生物化学中，羧基固体酸催化剂用于酶致诱导抗体的合成，还可以用于抑制细胞增殖，从而达到治疗肿瘤和其他疾病的目的。

此外，羧基固体酸催化还可以用于生物质合成和转化反应。

（3）环保化学在环保化学中，羧基固体酸催化剂主要应用于废水处理和固体废物处理。

通过与环境中的有害物质反应，羧基固体酸催化剂可以促进反应，提高反应效率，从而达到减少有害物质排放的目的。

另外，羧基固体酸催化剂还可以用于催化无机离子和有机化合物的交换反应，以减少有害物质对环境的损害。

3. 羧基固体酸催化技术的发展趋势随着科技的不断发展，羧基固体酸催化技术的应用前景越来越广阔。

固体酸催化剂研究进展

催化剂因此成为研究的热点之一。固体酸催化剂是指有给出质子（ＢｒＳｎｓｔｅｄ酸，简称Ｂ酸）
筛统称为 “ 沸石” 。１９８２年Ｗｉｌｓｏｎ等报道了磷酸铝类分子筛的合成后Ｊ，研究者们用不同的金属元素代替铝或磷制备出了多
ｒｅｓｅａｒｃｈｒｅｓｕｌｔｓｗｅｒｅｅｍｅｒｇｉｎｇ，ｓｏｍｅｒｅｓｕｌｔｓｗｅｒｅａｐｐｌｉｅｄｔｏｔｈｅｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎｐｒａｃｔｉｃｅ，ｔｈｅｉｍｐｏｒｔａｎｔｒｏｌｅｏｆｔｈｅｐｌａｙ．Ｔｈｅｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔｓｏｆｋｉｎｄｓｏｆｓｏｌｉｄａｃｉｄｃａｔａｌｙｓｔ，ｓｕｃｈａｓｍｏｌｅｃｕｌａｒｓｉｅｖｅ，ｏｘｉｄｅ，ｗｅｒｅｒｅｖｉｅｗｅｄ．Ｔｈｅｐｒｅｐａｒａｔｉｏｎａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎａｎｄｍｏｄｉｉｆｃａｔｉｏｎｗｅｒｅｍａｉｎｌｙｉｎｔｒｏｄｕｃｅｄ．Ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔｔｒｅｎｄｓｉｎｔｈｉｓｉｅｆｌｄｗｅｒｅａｌｓｏｔａｌｋｅｄａｂｏｕｔ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｇｒｅｅｎｃｈｅｍｉｓｔｙ；ｓｒｏｌｉｄａｃｉｄ；ｃａｔａｌｙｓｔ

1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。

精品文档
精品文档
炭基固体酸催化剂的研究进展

摘要
酸催化反应在化工工业生产中广泛应用，目前工业上硫酸、盐酸等液体酸催化剂使用较
普遍，液体酸存在一次性消耗大、对设备腐蚀严重、后处理困难，对环境污染较大等缺点。
固体酸催化剂作为一种新型的环保材料，在化工生产中的应用变得越来越广泛，主要用于缩
酮缩醛反应、水解反应、烷基化反应、酯化反应等。其中，炭基固体酸催化剂是近年来较为
热门的研究课题，以葡萄糖、淀粉、蔗糖、纤维素作为原料在一定条件下制备新型固体酸催
化剂。炭基固体酸催化剂酸量高、催化活性和选择性好、易回收再生使用和对设备腐蚀性小
等优点。本文简单介绍生物质炭基固体酸催化剂的制备原料、分类及制备方法，分析其作为
催化剂的作用机理，简述炭基固体酸催化剂的现状并展望其发展前景及方向。
（正文部分）
碳基固体磺酸作为一种新型的固体酸催化剂，具有催化活性高、酸密度大、后处理简单、
价格低廉等优点。目前碳材料种类繁多且存储量巨大，其中木纤维原料作为碳材料的一种，
是可再生能源，在环境、能源状况日渐恶化的今天具有重要利用价值。炭基固体酸催化剂指
的是以炭材料为载体，在其表面上负载一些酸性基团或者固体酸，使其具备液体的B 酸及L 酸
活性中心。由于炭材料具有疏水性的特点，使得反应后的分离操作变得简单且催化剂易于回
收，其巨大的比表面积能够提高其催化活性，近年来，有关炭基固体酸的研究在国内外均有
报道。
1.炭基固体酸分类
以炭基固体酸载体的不同可将其分为两类：一类为以碳材料为载体，在其表面键合上
-SO3H 基团的磺化碳固体酸；另一类为以活性炭为载体，在其表面负载上杂多阴离子的活性
炭载杂多酸催化剂。
根据结构不同可以将磺化碳基固体酸分为普通碳基固体酸、多孔碳基固体酸和有序中孔
碳基固体酸三种。普通碳基固体酸的孔道结构为大孔，比表面积一般小于5 m2/g,这种材料以
无定型炭的形式存在，孔道无序排列；多孔碳基固体酸的孔道大部分都为中孔，比表面积可
达到1000m2/g以上，孔道无序排列，孔径分布和比表面积的大小由制备方法决定；有序中孔
碳基固体酸的孔道为中孔，比表面积一般高于400 m2/g，这些孔道以一定的形状有序排列，
孔道形状、孔径大小和比表面积由模板剂类型和制备方法决定。
2.炭基固体酸原料及制备方法
2.1炭基固体酸催化剂的原料
精品文档
精品文档
炭基固体酸催化剂的原料与其他固体酸催化剂相比，成本较低、原料来源广泛。杂多酸

原料主要为活性炭，磺化碳基固体酸为石墨化程度低的稠环芳烃和糖类化合物，这类化合物
能在高温条件下炭化能产生更多的无定形炭结构，在而后的磺化过程中是更多的磺酸基嫁接
在无定形碳结构中，从而增加了催化剂的酸量。目前研究较多的磺化碳基固体酸催化剂原料
有葡萄糖、蔗糖、淀粉、纤维素、半纤维素等。
2.2炭基固体酸催化剂制备方法

2.2.1直接炭化法
通过将含无定型碳结构的原料（萘、蒽等）与浓硫酸共热一步完成炭化和磺化，得到具
有大孔结构的普通磺化碳基固体酸催化剂。Hara 等在氮气气氛中将萘与浓硫酸混合后加热搅
拌反应，得到酸量高达4.9 mmol/g的炭基固体酸材料，虽然制备出来的固体酸催化剂活性较
低，但这种最基本的方法拉开了人们对磺化碳基固体酸催化剂研究的序幕。

2.2.2炭化-磺化法
先将碳源进行炭化，然后再用浓硫酸或发烟硫酸磺化得到磺化碳基固体酸。该法制备而
成的磺化碳基固体酸催化剂的磺酸基与芳香炭原子以共价键相连，稳定性好。炭化-磺化又有
许多不同的方式，例如：热解炭化-磺化、水热炭化磺化、硫酸炭化-磺化等。
2.2.2.1热解炭化-磺化法
热解炭化-磺化法指的是首先将生物质原材料进行热解炭化，而后同浓硫酸进行磺化，即
可得磺化碳固体酸。热解炭化是一个热分解和热缩聚反应同时进行的过程，该法制备的催化
剂是硬碳材料，磺酸基以共价键的形式键合到了芳香炭原子上，非常稳定。李明等人用热解
稻壳炭在一定温度下磺化制备固体酸，制得的催化剂具有较高密度的磺酸基，在催化油酸和
甲醇的酯化反应中，能使油酸的酯化率达到98%以上，且催化剂具有较好的稳定性。
2.2.2.2水热炭化-磺化法
水热炭化是指通过葡萄糖分子间缩合形成链状大分子，接着炭化形成较大的表面炭链结
构。该法制备的条件较温和，且反应温度较低（150-180℃），反应所需时间也比较短，能
够克服传统炭化过程存在着产生大量废液与废气、炭化得率低等缺点。张玉芳等用水热炭化-
磺化法制备了不同碳源固体酸催化剂，并将其用于水解纤维素，结果表明：糖类化合物利用
水热炭化-磺化法制备的固体酸催化剂炭化反应比磺化反应对催化剂表面酸量的影响更大；化
合物的分子量越大，炭化温度越高。
精品文档
精品文档
2.2.2.3硫酸炭化-磺化法

硫酸炭化指的是利用浓硫酸的脱水性，在较低温下将生物质原料脱水炭化得到具有多环
芳烃结构的炭材料的过程。该法通常以发烟硫酸或浓硫酸作为磺化剂，若以发烟硫酸作为磺
化剂时，反应可在较低温度下进行。王艺娟等以棉花为原料，采用硫酸炭化-磺化法制备出磺
化炭固体酸。研究发现，80℃下棉花在浓硫酸溶液中炭化3h制备得到的磺化炭的表面酸量最
高，达到2.58mmol/g。
2.2.3其他制备炭基固体酸催化剂方法

以活性炭为载体的杂多酸炭基固体酸催化剂，其制备主要有两种方式：一类为浸渍法，
取一定量的杂多酸溶于溶液，然后加入以定量的活性炭，在一定的温度下搅拌一段时间，之
后经水分蒸干，样品干燥等步骤得到所需样品；另一类为吸附法，将适量的活性炭放入圆底
烧瓶中，往烧瓶中加入适量已知浓度的杂多酸，加热回流一定时间后静置，滤出液体并测其
杂多酸含量，进而算出杂多酸的吸附量，所得的固体放入烘箱干燥一昼夜后备用。

3.炭基固体酸的应用
3.1酯化和酯交换反应
酸催化酯化和酯交换反应是制备有机酯和生物柴油的重要途径，传统液体酸与反应物和
产物分离困难，易腐蚀反应设备。因此，可用炭基固体酸替代传统液体酸来催化酯化和酯交
换反应，与传统工艺上用的氢氧化钾、硫酸相比催化效率更高，反应条件更加简单。娄文勇
等以廉价纤维素为原料制得含高密度磺酸基、高催化活性的固体酸催化剂，并用该催化剂催
化高级脂肪与甲醇的酯化反应合成脂肪酸甲酯，且在高酸值废油脂转化反应10小时后，生物
柴油回收率为95%。
3.2烷基化反应

烷基化反应是利用加成或置换反应将烷基引入有机物分子中的反应。用环境友好的炭基
固体酸取代传统酸催化剂在该研究领域引起了人们高度重视。周丽娜等以蔗糖为原料制备了
磺化碳固体酸催化剂，将其用于催化对苯二酚烷基化反应。研究表明，该催化剂在150℃反
应4 h，对苯二酚的转化率可达91%，但催化剂稳定性很差，重复使用1次后，催化活性下降
30%以上。
精品文档
精品文档
3.3水解反应

大多数有机化合物的水解以及烯烃的水合，没有催化剂是很难顺利进行的，而酸是水解
和水合反应常用的催化剂。炭基固体酸在水中能稳定存在，可替代传统液体酸用于水解和水
合反应中。王华瑜等利用制备的磁性磺酸化固体酸催化水解纤维素，该催化剂不仅在纤维素
水解反应中具有较高活性，而且在外加磁场的作用下能快速将催化剂与反应物分离。
3.4其他反应
缩酮缩醛反应：醛酮缩合反应是非常重要的一类有机反应，是由较小分子合成较大分子
有机化合物的重要方法。反应分为三步：第一步是羰基的质子化；第二步是醇分子对质子化
羰基的加成，形成半缩醛(酮)；第三步是半缩醛(酮) 在酸催化作用下失水，再与羟基作用，
生成稳定的缩醛(酮)。所以，炭基固体酸也能用于催化缩醛缩酮反应。

有机氧化反应：氧化反应也是一类十分重要的有机反应，是制备醛、酮和羧酸等有机物
的重要途径，这类反应多在酸催化条件下进行,而固体酸能有效代替传统的液体酸进行催化氧
化反应。
4.结论与展望
自1979年日本科学家Hino等人首次合成固体酸SO42/Fe2O3以来，固体酸的研究一直是热门
课题之一。2004年Hara等人将多元芳香族化合物经浓硫酸的磺化后，制得了一种含SO3H基团
的固体酸，从此揭开了人们对炭基固体酸催化剂的研究序幕。炭基固体酸作为一种新型的固
体酸催化剂，不仅能够克服传统均相酸催化剂分离回收的难题，而且解决了传统固体酸催化
剂在水热条件下不稳定的缺陷。
目前炭基固体酸催化剂的研究还有很多工作需要去做，在理论上指导合成和制备高催化
性能的固体酸催化剂，在应用上将固体酸催化剂真正应用的工业生产中，提高其生产和利用
效率。磺化碳基固体酸催化剂作为一种环保型的催化剂，需要解决其在催化过程中磺酸基的
脱落造成催化性能的降低，以及提高催化剂的比表面积以提高催化反应过程中与反应物的结
合位点。炭基固体酸催化剂几乎可以用于催化所有酸催化反应，对于不同的催化反应，通过
选择适合的碳源，以合理的炭化、磺化方式可以制备适合本反应的高活性、高稳定性、回用
效率高的炭基固体酸催化剂。因此，随着炭基固体酸催化剂研究工作的不断进行，未来拥有
广阔的应用前景，同时也使得酸催化技术有飞跃性的提高。