磺化碳固体酸催化剂的制备及其催化性能的研究

以微晶纤维素(MCC)为原料制备了碳基磺酸化固体酸催化剂,用该磺化碳固体酸MCC进行糖化水解,考察其催化水解微晶纤维素的最优条件及碳化温度对催化剂催化活性的影响,并对其重复使用性及再生进行了研究。结果表明,反应温度180℃、反应时间6 h、催化剂用量0.15 g为最佳反应条件,最高糖产率为68.71%;400℃为最佳碳化温度。催化剂重复使用后,由于表面磺酸基团的脱落其活性有所下降,可以通过再磺化得到恢复。     

木质素磺酸钠制备固体酸催化剂及其催化活性研究

采用炭化磺化法以木质素磺酸钠为原料制备一种固体酸催化剂,并用于纤维素的水解反应,通过扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射分析(XRD)、热重分析(TGA)、傅里叶红外(FTIR)、酸碱滴定进行了表征。考察了炭化温度对固体酸催化剂的表面酸量和催化性能的影响。结果表明,在碳化温度为300℃时制得的催化剂其磺酸基含量高达1.3 mmol/g,对纤维素水解的催化活性优于其他常见的酸催化剂,在180℃反应6 h后,还原糖产量为44.2%。     

木质素磺酸钠制备固体酸催化剂及其催化活性研究

采用炭化磺化法以木质素磺酸钠为原料制备一种固体酸催化剂,并用于纤维素的水解反应,通过扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射分析(XRD)、热重分析(TGA)、傅里叶红外(FTIR)、酸碱滴定进行了表征。考察了炭化温度对固体酸催化剂的表面酸量和催化性能的影响。结果表明,在碳化温度为300℃时制得的催化剂其磺酸基含量高达1.3 mmol/g,对纤维素水解的催化活性优于其他常见的酸催化剂,在180℃反应6 h后,还原糖产量为44.2%。     

活性焦基固体酸的制备及其催化酯化性能

以新疆淖毛湖提质长焰煤与废旧橡胶粉共热解半焦为炭源,经过磷酸-水热耦合活化、磺化两步处理后,制备了固体酸催化剂。以乙醇乙酸酯化反应中乙酸的转化率为催化性能指标,探究了活化条件、磺化条件对所制固体酸催化性能的影响。结果表明,在活化温度448K,质量分数48.73%(下同)磷酸溶液中活化3h得到活性焦,在423 K磺化1 h后得到固体酸催化剂,其酸量达7.2 mmol/g,其中,—SO_3H为1.30 mmol/g;在固体酸催化剂质量分数为9.5%、V(乙醇)∶V(乙酸)=2∶1、反应时间30 min条件下,乙酸转化率达81.98%,催化剂重复使用5次,仍能保持较高催化活性。     

碳基固体酸的制备及其催化合成碳酸甲丙酯

以葡萄糖为原料制备了碳基固体酸催化剂,利用碳酸二甲酯（DMC）与正丙醇的酯交换反应为探针反应,考察了制备条件对碳基固体酸催化活性的影响。结果表明,在碳化温度350 ℃、碳化时间2 h、磺化温度130 ℃、磺化时间10 h、浓硫酸与碳材料的质量比为100∶1的条件下,制备的固体酸具有较好的催化活性;当n(丙醇)∶n(DMC)=2∶1、反应温度90 ℃、反应时间5 h、催化剂用量占原料总质量4%时,碳酸甲丙酯（MPC）选择性超过90%,收率达到40%左右。催化剂催化活性较稳定,连续催化反应4次活性没有明显下降。     

碳基固体酸催化剂的制备及其催化性能的研究

以竹子为原料制备了碳基固体酸催化剂,将所制备的碳基固体酸催化剂用于油酸和甲醇的气相酯化反应,以油酸转化率为考察指标评价其催化性能.考察了碳化温度、磺化时间、磺化温度对碳基固体酸催化剂催化活性的影响,并对其重复使用性能及再生进行了研究.结果表明,碳基固体酸催化剂适宜的制备条件为:碳化温度200℃、磺化时间6 h、磺化温度...     

碳基固体酸微球的制备及催化性能研究

碳基固体酸是一种新型环境友好催化剂。以葡萄糖、磺基水杨酸为原料,采用先水热后磺化的方法制备了碳基固体酸微球,并通过SEM、FT-IR、Boehm滴定对样品进行表征。考察了碳基固体酸微球的制备工艺条件,在水热反应温度为190℃,磺化温度为155℃,磺化时间为4 h的最佳反应条件下,制备的碳基固体酸微球最大酸量为4.596 mmol/g。用该碳基固体酸微球催化乙酸和乙醇的酯化反应,在催化剂质量为冰乙酸质量的12.5%,醇酸摩尔比为2.25∶1,反应时间为5 h条件下,最终的酯化率达到82.8%。碳基固体酸微球重复利用5次后,仍能保持较高的催化活性。     

NaOH冷冻-HCl再生预处理辅助碳基固体酸水解纤维素研究

本研究以提高纤维素转化率和还原糖得率为目标,以玉米秸秆制备的碳基固体酸为催化剂,采用Na OH冷冻-HCl再生为预处理方法,考察了预处理过程中Na OH浓度及纤维素水解过程中水解温度和水解时间对纤维素水解效果的影响。结果表明,在水解温度180℃、水解时间3h、纤维素0.15g、催化剂用量0.45g的条件下,纤维素水解还原糖得率38.78%,纤维素的转化率45.6%,与相同工艺条件下未经预处理的纤维素相比,还原糖得率及纤维素转化率分别提高了30.88%和31.1%,说明Na OH冷冻-HCl再生处理纤维素能够辅助提高碳基固体酸催化水解纤维素的效率。     

丙酸预处理秸秆的化学降解

选择催化效率高的固体酸SO42-/Fe2O3催化剂催化水解秸秆。用不同浓度的丙酸对秸秆进行预处理,考察了反应温度、反应时间、催化剂与秸秆的质量比以及有机酸的浓度等因素对秸秆水解反应的影响。结果表明:在丙酸浓度为100g/L、温度为120℃、m(催化剂)∶m(秸秆)为2.5∶1的条件下固体酸催化水解秸秆反应1h,得到的总糖含量最高为51.77%,比未经过预处理的总糖含量高6.41%。     

磁性固体酸催化剂Fe3O4/C-SO3H制备及表征

以四氧化三铁为磁核,生物质碳（葡萄糖、淀粉、蔗糖）为原料,采用先制备Fe₃O₄/C,再对其进行磺化的方法制备磁性碳基固体酸催化剂Fe₃O₄/C-SO₃H。以辛基葡萄糖苷的合成反应为探针,考察生物质碳种类、碳化温度、碳化时间、酸种类、磺化温度和磺化时间等因素对葡萄糖转化率和催化剂酸含量的影响。利用FT-IR、XRD、TG、SEM和振动样品磁强计（简称VSM）等对催化剂进行表征。结果表明Fe₃O₄/C-SO₃H的最佳制备条件为：以淀粉为生物质碳源,其用量为m（Fe₃O₄）∶m（淀粉）=1∶10,碳化温度为190℃,碳化时间为8 h,以对甲苯磺酸为磺酸源,其质量比为m（Fe₃O₄/C）∶m（对甲苯磺酸）=1∶0.6,磺化温度为250℃,磺化时间为4 h。在上述条件下,催化剂酸含量为1.17 mmol/g,葡萄糖转化率为97.9%。表...     

炭基固体磺酸催化剂的制备及其催化活性研究

以竹材为原料,硫酸为磺化剂,通过炭化-磺化法制得竹炭基固体磺酸催化剂,并用于癸二酸和正丁醇的酯化反应,考察了制备条件对催化剂活性的影响.采用傅里叶红外光谱（FTIR）、X射线衍射（XRD）、扫描电子显微镜仪（SEM）及热失重分析（TGA）等手段对催化剂进行表征.结果表明,在炭化温度325℃下炭化1h,磺化温度125℃下磺化1h制得的催化剂,其含酸量可达到1.4 mmol/g,在催化癸二酸和正丁醇的酯化反应中,转化率高达99％,此时催化剂的催化活性最高,且催化剂可循环多次利用.此竹炭基固体磺酸催化剂具有无定形炭结构,热稳定性可达230℃.     

Synthesis and characteristics of lignin-derived solid acid catalysts for microcrystalline cellulose hydrolysis

Three kinds of solid acid catalysts were prepared from alkali lignin in the waste liquor of pulping using carbonation- sulfonation method with different pretreatment. The lignin-derived solid acids (LDSAs) were characterized by FESEM, XRD, FTIR, TGA, BET and acid-base titration, respectively. A comparison study on the catalytic performance of LDSA prepared by different pretreatment method before carbonation in the hydrolysis of microcrystalline cellulose (MCC) was carried out. Results showed that the LDSA prepared by chemical activation with phosphoric acid (LPC-SO₃H) exhibited superior catalytic activity due to its higher densities of -COOH group (1.68 mmol/g) as binding site and -SO₃H group (0.88 mmol/g) as catalytic site as well as its larger specific surface area (488.4 m²/g) than those of the other two LDSAs. A total reducing sugar yield of 50.8% in MCC hydrolysis was obtained under the reaction conditions of temperature of 180 °C, time of 3 h, MCC concentration of 6 mg/mL and mass ratio of catalyst to MCC of 3.3 (w/w). Additionally, the value activation energy for hydrolysis of MCC to reducing sugars using LPC-SO₃H was 83.31 kJ/mol, which was smaller than that using sulfuric acid.     

Brønsted-Lewis双酸性离子液体催化纤维素转化合成乙酰丙酸

制备了一系列Brønsted-Lewis双酸性离子液体催化剂,并将其应用于纤维素制备乙酰丙酸的实验中。考察催化剂种类、催化剂用量、反应温度、反应时间和催化剂重复使用次数对乙酰丙酸收率的影响,得到最佳工艺条件:[HO₃S-(CH₂)₃-mim]Cl-FeCl₃(FeCl₃物质的量分数为0.60)用量0.62 mmol、纤维素用量0.50 g、反应温度180 ℃、反应时间10 h、去离子水用量为30 mL。在该反应条件下,乙酰丙酸收率为49.47%。通过甲基异丁基酮萃取可以分离出乙酰丙酸和催化剂。催化剂重复使用5次后,乙酰丙酸收率仍大于44%。采用SEM、XRD和TG-DTG对固体残余物进行表征,结果发现,纤维素转化成乙酰丙酸的过程中伴随着腐殖质的生成。     

生物质碳磺酸的制备及其催化水解纤维素性能

对炭化温度、磺化条件以及不同碳源等因素对生物质碳磺酸的酸量、表面结构及催化纤维素水解活性的影响进行了系统研究,并采用XRD、BET、 FT-IR和SEM等对碳磺酸的微观特征进行了分析,发现合适的炭化温度和炭化程度是制备高酸量碳磺酸的关键,在相同的炭化和磺化条件下,用不同生物质碳源制备得到碳磺酸的酸量接近,微观结构不同对纤维素水解催化活性有一定影响。在本文研究的几种碳磺酸中,具有蜂窝大孔结构的竹炭碳磺酸呈现比较突出的催化活性。将竹粉在400℃炭化3 h,然后在180℃下磺化8 h,得到竹炭碳磺酸的总酸量和磺酸量分别可达5.34和1.25 mmol·g^-1。     

磁性碳基固体磺酸催化剂的制备及其催化性能研究

以自制纳米四氧化三铁、葡萄糖、发烟硫酸为原料,采用水热合成法制得了具有磁性的碳基固体磺酸催化剂.利用SEM、FTIR、VSM和TG等手段对催化剂进行了表征,评价了催化剂用于纤维素水解的催化活性.结果表明：在最佳炭化温度160℃、最佳磺化温度70℃下制备的催化剂的表面酸量达1.43 mmol·g-1,纤维素水解中的总还原糖（TRS）产率和葡萄糖产率分别达到48.2％和27.6％;且催化剂具有强磁性,可实现与产物的快速分离.     

反式PBO的AA型单体2,5-二氨基对苯二酚盐酸盐的合成

针对反式构型的聚对苯撑苯并二噁唑（PBO）纤维杂环分子直线性更好、相比顺式PBO来说反式PBO的力学性能和光电性能更加优异等特点,提出了以四氯苯醌（TCQ）为原料经氨解和加氢还原等反应合成得到中间体2,5-二氨基-3,6-二氯苯醌（DADCQ）和反式PBO的AA型单体2,5-二氨基对苯二酚盐酸盐（DAQH?2HCl）,并对其反应条件进行了优化。结果表明：对于氨解反应,以乙腈和乙醇混合液为溶剂,反应温度74℃,n(TCQ)∶n(NH₃·H₂O)=1∶4,反应时间5h,DADCQ收率83.84%,HPLC纯度96.37%;加氢还原反应,5% Pd/C为催化剂,m(5% Pd/C)∶m(DADCQ)=1∶20,水为溶剂,反应温度50℃,氢压0.2～0.6MPa下反应6h后,经浓盐酸析出得到DAQH?2HCl,收率94.74%,HPLC纯度98.90%。中间体和产物结构经FTIR、¹H NMR和EI-MS表征确认。     

SO42-/Al2O3-ZrO2/SBA-15固体酸催化合成棕榈酸甲酯

将Al(NO3)3.9H2O,Zr(NO3)4.5H2O与活化后的主体材料SBA-15分子筛通过尿素水解的方法,制备了改性SBA-15分子筛,进一步用硫酸浸渍处理改性分子筛以增强分子筛表面的酸活性中心。并采用红外光谱、扫描电镜、透射电镜等分析方法对试样进行了表征,结果表明,制得的催化剂SO24-/Al2O3-ZrO2/SBA-15仍然保持高度有序的介孔一维六角结构。并将其催化剂用于棕榈酸与甲醇的酯化反应中,采用正交实验确定较佳的工艺条件为:催化剂用量为1.2 g,n(棕榈酸)∶n(甲醇)=1∶12,反应时间为9 h,此条件下棕榈酸甲酯的反应收率可以达到82.3%,实验表明所合成的固体酸催化剂具有良好的催化性能。     

粉煤灰发泡陶瓷的制备及性能研究

面对日益匮乏的陶瓷原料,利用固体废弃物来制备发泡陶瓷已是当今趋势。以粉煤灰为主要原料,研究铬渣掺量、碎玻璃掺量和粉磨工艺对粉煤灰发泡陶瓷的影响。结果表明,掺入适量的铬渣可改善粉煤灰发泡陶瓷的性能,小掺量的碎玻璃对粉煤灰发泡陶瓷的性能影响较小。当原料配比为m(粉煤灰)∶m(铬渣)∶m(长石)∶m(碎玻璃)=60∶10∶20∶10时,采用湿法粉磨3 h,可以制得平均孔径为0.64 mm,体积密度为368.54 kg/m³,抗压强度为8.11 MPa的发泡陶瓷。     

一种新型球形纤维素吸附剂的研究

棉花经碱化、老化和磺化得黏胶液 ,再用热溶胶转相法制得球形纤维素珠体。对纤维素珠体进行交联、接枝 ,研制出球形羧基纤维素吸附剂。在黏胶的制备过程中 ,棉与碱的最佳质量比为 1∶1,老化时间 6 0h ,磺化温度 2 3℃、磺化时间 3 0h ,CS2 用量为碱纤维素中纤维素质量的35 6 %。在成球过程中 ,V (黏胶 )∶V(变压器油 ) =(1 0∶3 5 )～ (1 0∶2 0 )。交联的最佳条件为 :交联温度 75℃ ,环氧氯丙烷用量 14mL ,碱液质量分数为 10 %。接枝的主要因素包括丙烯腈浓度 2 95mol/L、Ce4 + 盐浓度 0 0 0 72mol/L、接枝反应时间 1 0h以及接枝反应温度 2 5℃。这种球形纤维素吸附剂在不同溶液 /溶剂中的膨胀系数为 1 0 0～ 1 36 ,能经受 1 2mol/L的HCl和 1 0mol/L的NaOH水溶液 15次的反复处理 ,而且对Cr3 + 、Al3 + 、Cu2 + 、Zn2 + 金属离子的吸附容量分别为 2 8 1、14 6、49 2和 37 3mg/g。     

Na/SiO2新型固体碱催化制备生物柴油的研究

以NaOH、正硅酸乙酯和乙醇为原料,经溶胶-凝胶法制备新型固体碱催化剂（Na/SiO₂）,用于催化大豆油与甲醇的酯交换反应制备生物柴油,研究催化剂焙烧温度、n(NaOH)∶n(SiO₂)、n(甲醇)∶n(大豆油)、催化剂用量和反应时间对产率的影响以及催化剂的稳定性。结果表明,固体碱催化剂Na/SiO₂在大豆油与甲醇的酯交换反应中具有较高的催化活性,在催化剂焙烧温度600 ℃、n(NaOH)∶n(SiO₂)=2∶1、n(甲醇)∶n(大豆油)=15∶1、催化剂用量为大豆油质量的7%和反应时间3 h的条件下,脂肪酸甲酯产率可达97.42%,催化剂在稳定性试验中呈现出优良的稳定性。