SO_4~(2-)/TiO_2固体超强酸催化合成二苄基甲苯的研究

二苄基甲苯是一种性能优良的合成高温导热油,其典型的合成方法是Friedel-Crafts烷基化反应。Friedel-Crafts烷基化反应需要使用酸性催化剂,但传统的液体催化剂存在腐蚀性强,分离困难等缺陷。用沉淀法制备的SO_4~(2-)/TiO_2固体超强酸催化剂解决了腐蚀性和分离困难的问题,并具有良好的催化活性。对单苄基甲苯和氯化苄合成二苄基甲苯的反应条件进行了研究。考察了SO_4~(2-)/TiO_2固体超强酸催化剂用量,反应温度,反应时间和单苄基甲苯/氯化苄摩尔比对氯化苄转化率和二苄基甲苯选择性的影响。适宜的反应条件为SO_4~(2-)/TiO_2固体超强酸催化剂用量1.6%质量分数,反应温度为100℃,反应时间为3 h,单苄基甲苯/氯化苄的摩尔比为5。在该合成条件下,氯化苄的转化率达到99%,二苄基甲苯的选择性达到88%。合成的二苄基甲苯可用作高温导热油。     

SO_4~(2-)/TiO_2-WO_3催化合成丁酮缩乙二醇

以固体超强酸SO_4~(2-)/TiO_2-WO_3为催化剂,由丁酮和乙二醇反应合成了丁酮缩乙二醇。探讨了SO_4~(2-)/TiO_2-WO_3对缩酮反应的催化活性,研究了酮醇摩尔比、催化剂用量和反应时间诸因素对产物收率的影响。结果表明:SO_4~(2-)/TiO_2-WO_3是合成丁酮缩乙二醇的良好催化剂,在n(酮):n(醇)=1:1.5,催化剂用量为反应物料总质量的0.5％,以环己烷为带水剂,反应时间1.5 h的条件下,丁酮缩乙二醇的收率可达71.8％。     

复合型固体超强酸SO_4~(2-)/TiO_2-ZrO_2合成马来酸双酯

合成了新型的复合无机固体超强酸 SO_4~(2-)/TiO_2-ZrO_2,把它作为催化剂用于马来酸双酯的合成,其反应速度快,工艺简单,与催化剂硫酸相比,副反应少,对设备腐蚀小。此催化剂不怕水,再生容易,可反复使用。用气相色谱、红外光谱、核磁共振对酯化产物进行了分析鉴定。对催化剂的表面性质进行了考查,并与催化酯化的活性、选择性进行了关联,其结果显示了很好的一致性。     

固体超强酸SO_4~(2-)/SnO_2-Al_2O_3催化合成富马酸单环己酯

以固体超强酸SO_4~(2-)/SnO_2-Al_2O_3为催化剂,马来酸酐和环己醇为原料,经酯化-异构化反应一步合成富马酸单环己酯。考察了催化剂制备条件及反应条件对富马酸单环己酯收率的影响,并采用GC-MS和FTIR技术对产物进行了表征分析。实验结果表明,适宜的SO_4~(2-)/SnO_2-Al_2O_3催化剂制备条件为:n(Sn)∶n(A1)=9.5∶1、浸渍液硫酸的浓度3.0 mol/L、焙烧温度550℃、焙烧时间3 h。由正交实验得到合成富马酸单环己酯的优化反应条件为:环己醇与马来酸酐的摩尔比2.0∶1、SO_4~(2-)/SnO_2-Al_2O_3催化剂用量0.6 g、反应温度125℃、反应时间4 h。在此条件下,富马酸单环己酯的收率可达76.61%。SO_4~(2-)/SnO_2-Al_2O_3催化剂具有较好的重复使用性能。     

SO_4~(2-)/M_xO_y型固体超强酸催化机理和改性研究进展

阐述了SO_4~(2-)/M_xO_y型固体超强酸的结构和酸中心形成机理,综述了SO_4~(2-)/M_xO_y催化剂改性研究最新进展,包括制备方法的改进、促进剂改性、载体改性等。指出今后应加强对固体超强酸催化机理、活性位的形成、酸位结构及表征的研究,并通过改性提高其催化活性和选择性。     

固体超强酸SO_4~(2-)/ZrO_2的制备与表征

采用沉淀-浸渍法制备了SO_4~(2-)/ZrO_2型固体超强酸,采用FTIR法、Hammett指示剂法及碱滴定法对其进行了表征,考察了浸渍液浓度、焙烧温度及焙烧时间对SO_4~(2-)/ZrO_2酸强度、酸量的影响并在单因素研究结果基础上,采用相应面法优化分析了影响表面酸量的制备条件。研究结果表明,SO_4~(2-)/ZrO_2的最佳制备条件为:浸渍硫酸浓度1.0mol/L、焙烧温度550℃、焙烧时间4h,此时超强固体酸酸量可达1.83mmol·g~(-1)。     

有机溶剂处理对固体超强酸SO_4~(2-)/ZrO_2催化性能的影响

系统地研究了不同有机溶剂处理Zr(OH)_4对固体超强酸SO_4~(2-)/ZrO_2催化性能的影响。发现不同有机溶剂处理对催化剂性能的影响有较大区别。经乙醚处理后,催化剂的反应活性大大提高,而经乙醇处理后,反应活性明显降低。利用吸附NH_3的TPD、FT-IR、XRD分析和重量法分析6mol/l HCI处理催化剂时SO_4~(2-)的洗脱量等手段研究有机溶剂处理对SO_4~(2-)/ZrO_2催化性能影响的原因。     

SO_4~(2-)/TiO_2固体超强酸催化甲苯硝化的研究

以固体超强酸SO_4~(2-)/TiO_2为催化剂、浓硝酸为硝化剂对甲苯进行硝化,探索了不同条件下催化剂对甲苯转化率和硝化定位的影响。结果表明,在催化剂用量为硝酸质量的10％,反应温度55℃,反应时间3h,以硝酸质量1％的浓硫酸作底酸的最佳条件下,甲苯转化率达81％,邻硝基甲苯与对硝基甲苯之比为0.91。催化剂可以通过焙烧再生。     

SO_4~(2-)/TiO_2-V_2O_5催化废油脂制备生物柴油

采用溶胶凝胶法和浸渍法制备SO_4~(2-)/TiO_2-V_2O_5固体超强酸催化剂,并考察了其在废油脂制备生物柴油中的催化性能。运用XRD、比表面积、全硫测定、酸性测定等表征了催化剂。钒的引入延迟了基体氧化物的晶化,并使催化剂粒径减小,比表面积增大,有效抑制了催化剂中硫的流失,进而增强酸性中心。SO_4~(2-)/ TiO_2-V_2O_5催化剂试样对制备生物柴油有较高的催化活性,在催化剂用量为原料油质量的4%、n(乙醇):n (废油脂)=1 5:1、反应温度220℃、反应时间10 h的条件下,生物柴油收率可达79%以上。催化剂重复使用5次,生物柴油收率在75%以上。     

用均匀设计进行SO_4~(2-)/TiO_2催化剂制备的研究

采用沉淀-浸渍法,制备了固体超强酸SO_4~(2-)/Ti O2催化剂,并利用均匀设计,确定了催化剂制备的最优工艺条件。在该条件下进行了两组平行实验,并对制备的催化剂进行了晶相结构(XRD)、形貌(SEM)、酸强度(NH3-TPD)、比表面积(BET)等性质系列表征。结果表明,催化剂具有锐钛矿结构,结晶完全。颗粒直径在6μm~20μm,大小不均匀,但分散性较好。比表面积能够达到230.8 m2/g,同时具有强酸和弱酸中心,弱酸酸量较大。     

固体超强酸SO_4~(2-)/ZrO_2-NiO异构化性能的研究

首次利用尿素为沉淀剂,在常压较低反应温度下制备了具有对正戊烷有较高反应活性与很高异构化选择性的SO_(?)~(2-)/ZrO_2-NiO固体超强酸催化剂,系统研究了催化剂的掺镍量、灼烧温度、反应温度以及催化剂反应前处理条件对催化剂活性及异构化选择性的影响,发现当Zr:Ni=52:10(原子比)时,正戊烷的平均转化率可达44.6％,异构化选择性接近于100％,是相当理想的正戊烷异构化催化剂。     

固体超强酸SO_4~(2-)/CeO_2催化合成D,L-丙交酯

制备了固体超强酸催化剂SO42-/CeO2,探索了合成D,L-丙交酯的催化剂的最优条件:用表面活性剂十二胺制备介孔二氧化铈,1mol·L-1的硫酸浸渍24h,500℃焙烧5h制备的SO42-/CeO2固体超强酸酸性强、催化活性好。并得到此催化剂合成D,L-丙交酯最优工艺条件:催化剂用量是乳酸质量的1.0%,脱水齐聚化温度为60℃～130℃,时间1.5h,解聚温度150℃～210℃,时间90min,此时丙交酯收率最高,达62.3%。     

SO_4~(2-)/ZrO_2/Fe_3O_4/TiO_2磁性固体酸催化剂的制备与性能

采用化学共沉淀法制备了SO_4~(2-)/ZrO_2/Fe_3O_4/TiO_2磁性固体酸,利用X射线衍射、示差扫描量热、M(o|¨)ssbauer谱、透射电子显微镜、NH_3-程序升温脱附、N_2吸附-脱附、磁滞回线等手段对磁性固体酸的结构与性质进行了表征。表征结果显示,磁性基质Fe_3O_4及TiO_2的引入有利于四方晶相ZrO_2(t)的稳定;ZrO_2晶体生长取向于ZrO_2(t)的(101)方向,(101)晶面间距为0.293 nm;M(o|¨)ssbauer谱中双峰的存在表明磁性基质Fe_3O_4的存在;在室温下磁性固体酸具有超顺磁性。以乙酸乙酯的合成为探针反应,考察了SO_4~(2-)/ZrO_2/Fe_3O_4/TiO_2磁性固体酸催化剂的催化性能,实验结果表明,外加磁场使酯化反应的醋酸转化率提高到92%。     

SO_4~(2-)/Fe_2O_3超强酸催化剂的制备及其对乙酸/丁醇酯化反应的催化作用

SO_4~2/Fe_2O_3超强酸是由3种来源的Fe_2O_3制备而成。研究了H_2SO_4浓度、焙烧温度、以及其它制备条件对催化活性的影响。实验结果表明:3种SO_4~(2-)/Fe_2O_3对乙酸/丁醇的酯化反应均有活性。最佳结果是在2h之内,转化率>90％。经XRD分析,在SO_4~2/Fe_2O_3中无硫酸盐存在。     

SO_4~(2-)-Fe_2O_3/Hβ增强酸催化剂上合成乙酸丁酯

将超强酸中心引入Ｈβ沸石表面，制备出具有增强酸性的ＳＯ２－４－Ｆｅ２Ｏ３／Ｈβ催化剂，并用于乙酸与正丁醇的酯化反应。采用数学模拟方法定量表征该催化剂的酸强度分布。建立了合成乙酸丁酯反应动力学模型。讨论不同类型沸石、氧化物改性对酯化反应性能的影响及表面酸性与酯化性能的关系。     

SO42-/TiO2型固体超强酸制备及其催化合成季戊四醇庚酸酯研究

制备了SO₄^2-/TiO₂型固体超强酸,采用X射线衍射和红外光谱分析对其结构进行了表征,其酸强度测试结果Hammett常数为-13.6,具有超强酸酸性。以此固体超强酸为催化剂合成了季戊四醇庚酸酯（PETH）,确定了醇、酸物质的量之比、反应温度、催化剂用量等优化的实验条件。对得到的PETH进行精制后,对其分子结构进行了表征,并测试了其理化性质。实验结果表明:所得产品具有较低的倾点,合适的黏度和较高的黏度指数,以及较高的闪点等,具有作为基础油的优良性能。     

SO_4~(2-)/ZrO_2固体超强酸催化剂上异丁烷与丁烯烷基化的研究

在固定床连续性微反活性评价装置上 ,考察了异丁烷与丁烯在SO4 2 - /ZrO2 系列固体超强酸催化剂上烷基化反应的活性和选择性 ,借助XRD、DTA、NH3-TPD等分析方法对SO4 2 - /ZrO2 催化剂的结构和性能进行了表征。结果表明 ,SO4 2 - /ZrO2 催化剂表面酸性位的强度与焙烧温度密切相关。同时 ,SO4 2 - /ZrO2 固体超强酸催化剂上的中强酸位是烷基化反应的主要活性位 ,但酸强度越高 ,其比活性越高 ,而目标产物三甲基戊烷选择性越低。SO4 2 - /ZrO2 催化剂的弱酸位有利于烯烃齐聚反应 ,强酸位有利于裂化反应 ,氢转移、异构化反应一般发生在中强酸位 ,与烷基化反应要求的酸性位很接近 ,烷基化反应酸强度控制在 -8 1～ -12 7为宜