不同碳源制备碳基固体酸及其在水解纤维素中的应用

采用磁性碳纳米管(CNTs)、葡萄糖、炼焦酚渣为碳源,制得碳基固体酸催化剂.通过XRD、FTIR、13C NMR和SEM/TEM对其结构和活性基团进行表征,并且以经过预处理的微晶纤维素为纤维素模型物,以总还原糖得率为考察指标,利用制备的碳基固体酸非均相催化水解纤维素,比较了3种碳源制得的碳基固体酸在水解纤维素中的水解效率.研究结果表明,与传统原料葡萄糖制得的碳基固体酸相比,酚渣基固体酸碳环上除了含有酚羟基、羧基和磺酸基外,还含有其它碳基固体酸不具备的烷基侧链,这一结构优势对碳基固体酸催化剂的催化活性具有促进作用,能够提高碳基固体酸催化剂的水解效率;碳纳米管固体酸尽管具有致密的碳层结构、磺化后磺酸密度低,但高比表面积使其在非均相催化水解纤维素中表现出较高的活性.     

固体酸催化剂在制备生物柴油中的进展

生物柴油是环境友好的替代燃油,由天然油脂与低级醇通过酯交换反应制备。采用固体酸催化剂制备生物柴油较为简单,同样适用于低等级、高度酸性以及含有水的油的酯化和酯交换反应,且不形成皂化物,还可以有效避免传统均相酸碱催化酯交换工艺中存在的产品分离困难和废催化剂的二次污染问题。研究非均相固体酸催化剂在生物柴油生产中的应用,对于正在兴起的中国生物柴油产业具有重要的意义。详细介绍了各种固体酸,包括硫酸化的金属氧化物、磺酸离子交换树脂、磺酸改性的介孔二氧化硅材料、磺化碳基催化剂、杂多酸和酸性离子液体作为酯化和酯交换反应中的非均相催化剂的研究进展。     

催化乳酸铵酯化的改性树脂的制备与表征

为降低酯化催化剂的制备成本,提高催化酯化反应的性能,以磺酸型阳离子交换树脂和FeCl3·6H2O为原料,采用液固溶剂法制备了固体酸催化剂.利用XRF,FTIR,XRD,NH3-FTIR对催化剂进行表面酸性、元素含量等性质的测试表征.研究表明,FeCl3与阳离子交换树脂的Bronsted酸中心(SO3H)发生化学反应形成了新的Lewis酸中心,络合到树脂上的Fe3+量为11.8%.测试了催化剂促进乳酸铵和正丁醇酯化反应的催化活性,当催化剂用量为1.5%时,酯化率高达96.1%.     

玉米粉炭基固体酸催化剂的制备及表征

通过炭化-磺化的方法,以玉米粉为原料,制备了玉米粉炭基固体酸催化剂,并催化油酸与甲醇酯化反应制备生物柴油。通过XRD、FE-SEM、FT-IR对催化剂表征,实验结果证明,经过不完全炭化和磺化过程生成的为磺酸基负载的芳香族炭结构的化合物。通过单因素和正交试验得出该催化剂的最优制备条件为450℃,炭化恒温时间2h,磺化温度140℃,磺化时间3h,此催化剂催化的酯化反应转化率高达72.04%。     

磺酸基有序介孔炭的一步合成及其催化性能

采用一步法直接制备磺酸基有序介孔炭材料,利用FT-IR、酸量、XRD、TEM和BET等对其结构与形貌进行表征,以苯甲醛与原甲酸三甲酯的缩醛反应为模型反应,并考察其催化性能。结果表明,在原料酚醛树脂∶硫酸∶F127质量比为1∶2∶0.3,炭化温度为600℃时,所制磺酸基介孔炭呈有序结构、较大的比表面积和均匀的孔径。采用上述条件合成介孔炭材料作催化剂时,反应收率可达87.1%,明显高于相同条件下传统分子筛固体酸催化剂HY与未加入磺酸基的介孔炭材料的催化效果。     

碳基固体酸催化剂的制备及其催化酯化性能研究

以对甲苯磺酸和葡萄糖为原料,采用一步碳化法制备新型碳基固体酸催化剂,以1,4-丁二醇双琥珀酸聚醚(3)正辛基混合双酯磺酸钠制备过程的双酯化反应Ⅱ为探针,考察了m(对甲苯磺酸)/m(葡萄糖)、碳化温度和碳化时间对催化活性影响,用TEM、BET、XRD、IR、元素分析、热重分析等对催化剂进行了表征。结果表明,在m(对甲苯磺酸)/m(葡糖糖)=1∶2、碳化温度210℃下碳化8 h,得到的碳基固体酸催化剂形成致密的含有多级孔道的聚环碳架结构,磺酸基含量为21.21%。反应酯化率达到95%以上,并且该催化剂具有良好的热稳定性和重复使用性。     

固体酸催化生物质制备乙酰丙酸酯的研究进展

综述了用固体酸催化生物质制备乙酰丙酸酯的研究成果和动态,主要阐述了用固体酸作催化剂制备乙酰丙酸酯的3种方法(即乙酰丙酸酯化法,生物质直接醇解法和糠醇醇解法),并对3种方法所涉及的反应路径、反应机理、催化性能进行了比较。最后指出用固体酸取代传统无机酸进行生物质直接醇解生成乙酰丙酸酯的工艺开发较具前景,并对今后的发展方向提出了相关建议。     

常见固体超强酸的研究

目前国内石油化工厂的烷基化装置基本采用液体酸技术，液体酸催化剂具有极强的腐蚀性，污染环境、腐蚀设备等缺点，越来越受到严峻的挑战。固体超强酸催化剂催化活性较高，且制备方法简便，催化反应温度低，对环境友好，有着广泛的应用前景，于是人们把目光投向了固体超强酸催化剂及其技术。本文介绍了常见固体超强酸ZrO2／SO4 2-上异丁烷与丁烯烷基化的研究，重点讨论利用固体超强酸催化剂进行异丁烷和丁烯的烷基化反应，认为固体超强酸催化剂有较高的催化活性和广阔的应用前景，国内外许多石油公司正在致力于开发一种无公害、易分离的固体酸烷基化催化剂。其中ZrO2／SO42-型催化剂被认为是最有希望的一种催化剂。     

锰酸镧锶纤维布的湿化学法制备研究

采用湿化学方法制备钙钛矿型氧化物编织结构材料,制成锰酸镧锶(La0.8Sr0.2MnO3,LSM)纤维布用作固体氧化物燃料电池阴极和金属连接极之间的柔性接触材料。研究了锰酸镧锶纤维布的制备工艺,并分析了浸渍工艺参数、热处理工艺等对锰酸镧锶纤维布性能的影响,确定了最优工艺参数。利用X射线衍射(XRD)和扫描电子显微镜(SEM)对制得的锰酸镧锶纤维布的相结构与微观形貌进行表征。制备的锰酸镧锶纤维布的拉伸强度平均达到356kPa,基本满足使用要求。     

氧化锆(ZrO_2)的热、化学性质与应用

重点分析了ZrO2的热性质、化学稳定性和其理论基础。ZrO2的导热系数极低,可用于热障涂层,介绍了热障涂层的结构和制备方法,说明了ZrO2作为热障涂层材料的优异特性。分析了ZrO2的表面能与表面酸性强度,表面酸位来源、固体超强酸的原理、性质、制备方法和应用领域。ZrO2的化学稳定性好,可作为催化剂材料基体,ZrO2基催化材料分类为纯ZrO2催化剂、负载型催化剂和复合型催化剂,列举了ZrO2基固体超强酸的反应方程式,ZrO2复合型催化剂具有更好的催化性能,论述了以CeO2-ZrO2固溶体作为三效催化剂的机理和进展。相关方法和原理可为ZrO2的热学性质研究提供系统的理论知识,将有助于理解和应用ZrO2的催化原理和表面性质。     

利用乙醇制备地沟油生物柴油的应用前景

介绍了乙醇作为制备地沟油生物柴油原料醇的应用前景,综述了均相催化(碱、酸及酸碱两步催化酯交换反应)及非均相催化(固体酸、固体碱、酶及超临界法)酯交换反应制备地沟油生物柴油的研究进展,并着重分析了各自的优缺点,旨在为后续研究制备地沟油生物柴油提供参考。     

木质素基固体酸的制备与性能评价

以木质素磺酸钠为原料,采用碳化缩聚法制得一种木质素基固体酸,研究了碳化温度对其性能的影响,同时通过酸碱滴定、X射线衍射分析、热重分析、傅立叶红外对木质素基固体酸进行了表征。结果表明,适宜的碳化温度为200~220℃;在碳化过程中,木质素分子中乙酰基和醚键等侧链结构发生断裂,并发生分子内或分子间缩聚交联,形成具有良好热稳定性的无定形芳香族高聚物,其负载磺酸基含量可高达0.35mmol/g。木质素基固体酸的催化活性通过乙酸的酯化反应来表征。酯化结果表明,较于强酸性离子交换树脂Amberlyst-15,此固体酸对乙酸与乙醇酯化反应表现出更好的催化活性。     

固体酸催化剂的制备

主要讨论利用电厂的废气物粉煤灰、硫酸厂的副产物硫酸亚铁和氧氯化锆来制备固体酸催化剂。通过改变催化剂的制备工艺制备一系列的固体酸催化剂,并检测其对于顺丁烯二酸二丁酯、顺丁烯二酸二异辛酯的合成反应及缩醛收率的的催化性能。用硫酸钡重量法测定固体酸的硫含量,探讨不同的组分、硫酸浸渍浓度及焙烧温度对上述反应的催化性能的变化规律及硫含量的影响规律。     

S2O2-8/Al-Zn-O固体酸的制备及表征

用溶胶-凝胶法制备了S2O82-/Al-Zn-O固体酸,考察了制备条件对其催化乙酸-正丁醇合成乙酸正丁酯催化性能的影响,并借助XRD、IR、TG/DSC、SEM等多种测试技术对其结构进行了表征。实验结果表明,制备条件对S2O28-/Al-Zn-O固体酸的催化性能有一定的影响,在最佳制备条件下,其酯化率可达98.06%。     

SO4^2-／ZrO2-SiO2的制备及其催化性能研究

用共沉淀法制备了SO4^2-／ZrO2-SiO2固体酸催化剂，通过XRD、BET、IR、SEM等综合实验手段考察了SiO2的加入量不同对固体酸的晶体结构的影响，并以乙酸正丁酯的酯化反应为探针实验考察了SO4^2-／ZrO2-SiO2的催化性能。结果表明，SiO2的加入抑制了ZrO2晶型的转变，提高了催化剂的活性。     

化学生物法协同水解杨木制备乙酰丙酸的研究

采用黑曲霉和固体酸协同水解速生杨木粉制备乙酰丙酸,在相同的工艺条件下,经过酶解处理后乙酰丙酸的得率可提高5.17%。最佳酶解条件为:温度50℃、杨木粉粒度120目、酶液用量30U/g和反应时间8h。以SO42--TiO2/粘土固体酸为催化剂水解酶解液及残渣制备乙酰丙酸,采用响应面分析方法对反应温度、反应时间和固体酸用量等主要因素进行了优化分析,得到了合成乙酰丙酸的最佳工艺条件。研究结果显示:当反应温度为242℃、反应时间为27min、固体酸用量为4.4%时,乙酰丙酸的得率可达到23.32%。     

S_2O_8~(2-)/Al-Zn-O固体酸的制备及表征

用溶胶-凝胶法制备了S2O82-/Al-Zn-O固体酸,考察了制备条件对其催化乙酸-正丁醇合成乙酸正丁酯催化性能的影响,并借助XRD、IR、TG/DSC、SEM等多种测试技术对其结构进行了表征。实验结果表明,制备条件对S2O28-/Al-Zn-O固体酸的催化性能有一定的影响,在最佳制备条件下,其酯化率可达98.06%。     

SO42-/ZrO2固体酸的超声快速制备及表征

在沉淀和浸渍过程中都分别施加超声波快速制备了SO42-/ZrO2固体酸。利用XRD、FT-IR、TG-DTA、BET和NH3-TPD等方法对样品进行分析表征,探讨超声作用对固体酸中ZrO2晶粒粒径、样品比表面积、热稳定性和酸性等的影响。结果表明,超声制备SO42-/ZrO2形成超强酸结构的适宜焙烧温度为550℃。与常规法相比,超声波的引入能获得较小晶粒的ZrO2,并强化了浸渍过程中与高价硫的结合,所得样品比表面积增大,并可以提高催化剂的酸强度以及改变催化剂酸量分布。     

粘土固体酸材料的制备及其性能

粘土大体酸是一种新型的催化材料，介绍了粘土固体酸材料的制备、性能及发展现状。     

椰壳纤维炭磺酸的制备及其催化性能研究

以海南椰壳纤维为原料,采用减压热解炭化的方法制备椰壳纤维炭材料,以发烟硫酸作为磺化剂制备椰壳纤维炭磺酸。采用FTIR、DSC-TGA和SEM等分析手段对椰壳纤维炭磺酸进行结构及形貌表征,并将其用于催化合成乙酸乙酯反应研究。实验结果表明,成功制得椰壳纤维炭磺酸,其适宜的制备条件为:炭化温度300℃、炭化时间2 h、20%发烟硫酸作磺化剂、磺化时间3 h、磺化温度90℃、炭材料的质量与磺化剂的体积之比1∶32 g/mL。通过FTIR分析表明炭材料磺化后出现磺酸基团特征峰,通过DSC-TGA分析表明该酸中心在180℃以下稳定,通过SEM观察发现椰壳纤维炭磺酸材料表面具有大量密集网状孔洞,比表面积大,有利于催化反应进行。催化实验结果表明,在以椰壳纤维炭磺酸为催化剂合成乙酸乙酯反应中产率可达91.74%,椰壳纤维炭磺酸循环使用4次催化活性依然较高。