SO_4~(2-)/TiO_2固体超强酸催化剂上的酯化反应研究

通过沉淀、老化、过虑、洗涤、干燥、浸渍和焙烧等过程 ,从TiCl4和H2 SO4制备了SO2 -4/TiO2 固体超强酸 ;用Hammett指示剂法和吡啶吸附的FT -IR光谱法测定了其酸强度和酸中心类型 ;以脂肪酸和脂肪醇为探针反应 ,研究了催化剂预处理温度对催化性能及反应物分子结构对酯化反应的影响。研究结果表明 ,当预处理温度在4 2 5～ 5 75℃范围内 ,SO2 -4/TiO2 催化剂体系可以形成固体超强酸 ,同时表面上存在Lewis酸中心和Bronsted酸中心 ,并且Lewis酸中心和Bronsted酸中心可以相互转化 ;SO2 -4/TiO2 在酯化反应中表现出良好的催化活性 ,但随着脂肪酸和脂肪醇的碳原子数增加或支链度增大 ,脂肪酸的转化率下降     

ZrO2／SO4^2—固体超强酸催化剂研究（Ⅰ）——酸性和酯化反应

制备了ＺｒＯ２／ＳＯ４＾２－型固体超强酸催化剂；有有机酸和醇的酯化为探针反应，研究了焙烧温度和反应物分子结构对催化活性的影响；用滴定法和ＦＴ－ＩＲ研究了其酸强度和表面酸中心类型。     

ZrO_2/SO_4~(2-)固体超强酸催化剂研究(Ⅰ)──酸性和酯化反应

制备了ZrO2/SO42-型固体起强酸催化剂；以有机酸和醇的酯化为探针反应，研究了焙烧温度和反应物分子结构对催化活性的影响；用滴定法和FT－IR研究了其酸强度和表面酸中心类型。     

SO_4~(2-)/ZrO_2固体超强酸催化剂上的酯化反应机理

与液体酸和酸性树脂催化剂相比,固体超强酸催化剂具有许多优点,如无腐蚀性、不污染环境、易与产物分离和重使用性等。通过沉淀、老化、过滤、洗涤、干燥、浸渍、焙烧等过程,从ZrOCl2·8H2O和(NH4)2SO4制备了SO42-/ZrO2固体超强酸催化剂;使用Hammett指示剂法和吡啶吸附的FT-IR光谱法测定了其酸强度和酸中心类型;以甲醇、乙酸和乙酸乙酯吸附在SO42-/ZrO2固体超强酸催化剂上的FT-IR光谱,推测酯化反应机理。结果表明,当焙烧温度高于500℃,SO42-/ZrO2可以形成超强酸,其表面上同时存在Lewis酸和Bronsted酸中心;在SO42-/ZrO2固体超强酸催化剂上,酯化反应既可以在Lewis酸中心进行,也可以在Bronsted酸中心上进行。     

固体超强酸SO2-4/TiO2的制备及其在季戊四醇酯化反应中的催化性能

采用溶胶一凝胶法制备SO2-/TiO2固体超强酸,以异辛酸与季戊四醇的酯化反应为探针反应,考察浸渍液种类及浓度、焙烧温度对固体超强酸催化性能的影响.用流动指示剂法测定催化剂的酸强度,并采用原位吡啶吸附的IR谱图对催化剂进行表征.结果表明,在H2SO4浸渍液浓度为1.0 mol·L-1、500℃下焙烧3 h制备的SO2-4/TiO2催化剂活性最好,酯化率可达到85.0%.     

改性固体超强酸SO4^2—／TiO2的制备及其催化酯化反应活性研究

研究固体超强酸ＳＯ４＾２－／ＴｉＯ２催化乳酸和正丁醇的酯化反应,着重探讨Ｈ２ＳＯ４的浓度、焙烧温度、焙烧时间对催化剂活性的影响以及催化酯化过程中催化剂的用量和酸醇比对酯产率的影响。确定催化剂制备最佳反应条件。为提高催化剂重复使用性,进行用氧化镍对固体超强酸的改性研究。     

SO2-4/TiO2固体超强酸催化合成呋喃酚

通过沉淀、老化、过滤、洗涤、干燥、浸渍和焙烧等过程,从TiCl4和H25O4制备了SO2-4/TiO2固体超强酸;用Hammett指示剂法和吡啶吸附的FT-IR光谱法测定了其酸强度和酸中心类型;以邻苯二酚和异丁醛为原料,经过缩合、重排合成了呋喃酚;考察了催化剂的焙烧温度、用量和原料配比对反应的影响.结果表明,当焙烧温度在425～575℃,SO2-4/TiO2样品可以形成固体超强酸体系,同时表面上存在Lewis酸中心和Bronsted酸中心,并且Lewis酸中心和Bronsted酸中心可以相互转化;SO2-4/TiO2固体超强酸在呋喃酚的合成中具有较高的催化活性、催化速率快、化学稳定性好、无环境污染.在该实验条件下,邻苯二酚的转化率达到51.8%,呋喃酚的收率可达30%,其纯度为99.2%.     

SO4^2-／TiO2固体超强酸催化合成呋喃酚

通过沉淀、老化、过滤、洗涤、干燥、浸渍和焙烧等过程,从TiCl4和H2SO4制备了SO2-4/TiO2固体超强酸;用Hammett指示剂法和吡啶吸附的FT-IR光谱法测定了其酸强度和酸中心类型;以邻苯二酚和异丁醛为原料,经过缩合、重排合成了呋喃酚;考察了催化剂的焙烧温度、用量和原料配比对反应的影响。结果表明,当焙烧温度在425～575℃,SO2-4/TiO2样品可以形成固体超强酸体系,同时表面上存在Lewis酸中心和Bronsted酸中心,并且Lewis酸中心和Bronsted酸中心可以相互转化;SO2-4/TiO2固体超强酸在呋喃酚的合成中具有较高的催化活性、催化速率快、化学稳定性好、无环境污染。在该实验条件下,邻苯二酚的转化率达到51.8%,呋喃酚的收率可达30%,其纯度为99.2%。     

固体超强酸催化剂SO2-4/ ZrO2在缩醛反应中的应用

以纳米氧化物为前驱体制备的固体超强酸催化剂SO₂ ^-4 / ZrO₂ , 其Hammett 酸强度常数小于-12 .14。将SO₂ ^-4 / ZrO₂ 用于催化苯甲醛与乙酸酐的缩醛反应, 经红外光谱、气相色谱、核磁、熔点测定证明得到的缩醛具有较高的纯度。通过均匀设计实验, 考察催化剂制备过程中焙烧温度、硫酸浓度、浸泡时间和活化温度对缩醛产率的影响。优化出缩醛产率最高的催化剂制备条件为:焙烧温度为300 ℃, 浸渍液中硫酸的浓度为4 .5 mol/ L, 浸泡时间为1.0 h , 活化温度为305 ℃, 缩醛产率为93.6%。红外光谱和热重分析表明,SO₂ ^-4 / ZrO₂ 超强酸中SO₂ ^-4 吸附量大。重复实验表明使用10 次后,SO₂ ^-4 / ZrO₂ 仍保持较高的催化活性, 且催化剂易处理, 易再生。     

SO_4~(2-)/TiO_2固体超强酸催化剂的表面化学研究

通过沉淀、老化、过滤、洗涤、干燥、浸渍和焙烧等过程,从TiCl4和H2SO4制备了SO42-/TiO2固体超强酸。用XRD、LRS方法研究了SO42-/TiO2和TiO2的本体和表面结构;用化学分析法、Hammett指示剂滴定法和吡啶吸附的FT-IR光谱法测定了SO42-/TiO2的S含量、酸强度、酸中心类型和SO42-/TiO2表面上SO42-与TiO2表面的结合形式;用XPS测定了SO42-/TiO2的能量。研究结果表明,当预处理温度在425～575℃内,SO42-/TiO2催化剂体系可以形成固体超强酸,同时其表面上存在Lewis酸中心和Bronsted酸中心,并且Lewis酸中心和Bronsted酸中心可以相互转化;在本体中和表面上主要呈金红石结构,并没有Ti(SO4)2和TiOSO4的晶型存在;SO42-/TiO2表面上的OH为Bronsted酸中心,Ti4+上的空位为Lewis酸中心,SO42-以齿桥的形式与Ti4+配位,由于S+6的强吸电子能力而产生强的电子诱导效应,从而产生超强酸中心。     

固体超强酸SO_4~(2-)/ZrO_2的动态行为及催化酯化活性

通过分析导出了用于计算脱附动力学参数的理论公式。以吡啶作为分子探针,利用程序升温脱附技术研究固体超强酸的动态行为,并用苯酐与２－乙基己醇酯化反应,考察其活性。实验结果表明,ＳＯ２－４／ＺｒＯ２（３００℃）和ＳＯ２－４／ＺｒＯ２（７５０℃）催化剂表面有一类酸位,ＳＯ２－４／ＺｒＯ２（５７５℃）有二类酸位。求出脱附活化能和指前因子。采用ＳＯ２－４／ＺｒＯ２作为酯化催化剂对酯化活性进行探讨,考察了焙烧温度对催化剂酸强度及活性的影响。     

固体超强酸TiO2/SO42-催化合成乙酸乙酯

用溶胶凝胶法制备了固体超强酸,用XRD和SEM对其进行了表征,并用该固体超强酸催化合成了乙酸乙酯。结果表明:TiO2/SO24-的最佳焙烧时间为3 h,最佳焙烧温度为500℃,最佳浸渍浓度为1.5 mol/L;TiO2/SO24-催化酯化反应的最佳反应时间15 min,反应温度100-105℃,固体酸的投加量2%,最佳醇酸比1 1.3;并可重复使用,使之成为安全、绿色、环境友好的催化剂。     

SO_4~2-/ZrO_2固体超强酸催化剂研究(Ⅳ)——邻二甲苯与苯乙烯的烷基化反应

制备了SO4 2 -/ZrO2 固体超强酸催化剂 ,用Hammett指示剂法和吡啶吸附的FT -IR光谱法测定了其酸强度和酸中心类型 ;以邻二甲苯和苯乙烯生成 1-苯基 - 1- (3,4-二甲基苯基 ) -乙烷 (PXE)的烷基化为探针反应 ,研究了焙烧温度对催化性能的影响以及反应温度和苯乙烯的加料方式对产物收率的影响。结果表明 ,当焙烧温度高于 5 0 0℃ ,SO4 2 -/ZrO2 可以形成超强酸 ,其表面上同时存在Lewis酸中心和Bronsted酸中心 ;SO4 2 -/ZrO2 固体超强酸催化剂在邻二甲苯和苯乙烯的烷基化反应中表现出高催化活性 ,并没有苯乙烯的副反应发生 ;苯乙烯的加料方式对产物收率有明显影响 ;反应温度高于 10 0℃ ,反应温度对产物收率影响较小     

ZrO_2／SO_4~(2－)固体超强酸催化剂研究（Ⅱ）——表面化学和酸中心形成过程

用ＸＲＤ、ＬＲＳ研究了ＺｒＯ２／ＳＯ２－４和ＺｒＯ２晶相。用Ｎ２吸附法、化学分析法和滴定法测定了ＺｒＯ２／ＳＯ２－４的比表面、Ｓ含量和酸强度，ＸＰＳ测定ＺｒＯ２／ＳＯ２－４的能量。实验结果表明，ＳＯ２－４的存在延迟了ＺｒＯ２的晶变，提高了晶变温度，在ＺｒＯ２／ＳＯ２－４体系中不存在水和游离Ｈ２ＳＯ４，体系酸强度最高时ＺｒＯ２主要呈四方晶系。