ZrO_(2)作载体制备固体超强酸的研究进展

以ZrO_(2)为载体合成的固体超强酸催化剂(MoO_(3)/ZrO_(2)、WO_(3)/ZrO_(2)、SO_(4)^(2-)/ZrO_(2)等),在有机合成、石油炼制等领域具有广泛的应用。本文介绍了以ZrO_(2)为载体制备固体超强酸的方法,对固体酸的改性方法如负载金属氧化物、纳米材料、稀土金属等,以及固体酸在催化反应中的应用进展进行了综述,对固体超强酸的研究方向进行了展望,以期为该领域的相关研究提供参考。

射频等离子体改性制备S_(2)O_(2)-8/SnO_(2)-Al_(2)O_(3)固体超强酸催化剂的研究

采用低温陈化法制备S_(2)O_(2)-8/SnO_(2)-Al_(2)O_(3)固体超强酸催化剂,利用射频等离子体技术对其进行改性后催化L-酪氨酸与甲醇的酯化反应。利用Hammett指示剂法、XRD、HRTEM、BET、FT-IR、Py-IR和NH_(3)-TPD等对改性前后的催化剂进行表征。结果表明,经射频等离子体改性后的催化剂颗粒分散性更好、粒径更小(4.32 nm)、比表面积更大(104.4 m^(2)/g)、总酸量更高(142.9μmol/g)。在温度为180℃、压力为1 MPa的条件下,射频等离子体改性后的催化剂催化L-酪氨酸甲酯化反应6 h后L-酪氨酸甲酯产率可达92%。

固体超强酸催化剂改性研究进展

负载型固体超强酸是近年来发展的一种新型催化材料 ,对许多化学反应有较好的催化活性、选择性及重复使用性能 ,并可催化许多均相反应难以进行的各种化学反应。综述了国内外此类催化剂改性研究的最新进展 ,包括载体、促进剂、制备条件、酸中心结构的研究、利用纳米技术制备固体超强酸催化剂。讨论了固体超强酸催化剂理论及催化剂现代表征方法 ,催化剂酸中心形成、失活机理 ,固体超强酸催化剂的应用。

合成酯用固体超强酸催化剂研究进展

固体超强酸是近些年来研究较多的合成酯用催化剂,其相对于浓硫酸作为酯化反应催化剂优点显著。本文简述了酯合成中固体超强酸催化剂的使用和研究现状,介绍了层柱粘土催化剂和由其改性而得粘土固体超强酸催化剂的研究及进展情况。

磁性SO_4^(2-)-ZrO_2固体超强酸催化合成丁酸丁酯的研究

利用磁性对固体超强酸组装 ,制备出磁性SO2 -4 -ZrO2 固体超强酸催化剂 ,应用于丁酸丁酯的合成反应中。最佳反应条件为 :正丁醇 0 36mol,丁酸 0 2mol,磁性催化剂 1 0g ,带水剂甲苯 15mL ,反应温度为回流温度 ,反应时间 2 0h ,酯化率可达 96 4%。利用催化剂的磁性可将催化剂迅速分离 ,回收率达 83 2 % 。

磁性固体超强酸催化合成柠檬酸三丁酯的研究

利用磁性对固体超强酸组装,制备出磁性SO42-/ZrO2固体超强酸催化剂,应用于合成柠檬酸三丁酯的反应中,酯化率可达97.4%。利用其磁性即可将催化剂分离,回收率达84%以上,并能重复使用。同时研究了合成柠檬酸三丁酯的最佳反应条件。

稀土固体超强酸SO_4^(2-)/TiO_2/Sm^(3+)催化合成己二酸二异辛酯的研究

以稀土固体超强酸SO42-/TiO2/Sm3+为催化剂合成了己二酸二异辛酯,考察了影响酯化反应的因素。实验结果表明,稀土固体超强酸SO42-/TiO2/Sm3+催化活性高、性能稳定,是一种优良的酯化催化剂。

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。

SO_4^(2-)/M_nO_m型固体超强酸及其制备技术

ＳＯ２－４／ＭｎＯｍ型固体超强酸及其制备技术华卫琦周力吴肖群吕德伟（浙江大学联合反应工程研究所，杭州３１００２７）ＨｕａＷｅｉｑｉ，ＺｈｏｕＬｉ，ＷｕＸｉａｏｑｕｎａｎｄＬｕＤｅｗｅｉ（ＩｎｓｔｉｔｕｔｅｏｆＵｎｉｔｅｄＲｅａｃｔｉｏｎＥｎｇｉｎｅｅ...

固体超强酸SO_4^(2-)/ZrO_2-TiO_2催化剂的研制及其催化合成草莓酸酯的研究

选用SO4 2 -/MxOy 型固体超强酸催化草莓酸的酯化反应 ,筛选出催化剂SO4 2 -/ZrO2 -TiO2 ,制备该催化剂的最优条件为 :钛锆物质的量比为 4∶1,氨水调节pH值 8～ 9,用浓度为 0 5mol/L硫酸浸渍 ,马弗炉 5 5 0℃焙烧 3h ;使用该催化剂合成草莓酸酯的最优酯化条件为 :催化剂用量 3g/mol,酯化时间 3h ,其催化合成草莓酸戊酯产率可达 90 8%。

SO_4^(2-)/M_xO_y型固体超强酸催化剂的研究进展

概述了SO42-/MxOy型固体超强酸催化剂的催化机理;分析比较了纳米技术法、低温陈化法、沉淀–混合共沉淀浸渍法、浓硫酸活化钛白粉法等制备出的催化剂对催化性能的影响;介绍了催化剂载体改性、引入金属或离子、促进剂等改性方面的研究进展;展望了固体超强酸催化剂的研究和应用前景。

二氧化钛基固体超强酸的结构及其光催化氧化性能

采用 溶 胶凝 胶 法 制 备 了 多 孔 性 、大 比 表 面 积 的 Ｓ Ｏ２ －４ ／ Ｔｉ Ｏ２ 固 体 超 强 酸 催 化 剂， 运 用 Ｘ Ｒ Ｄ ， Ｂ Ｅ Ｔ 比表面 积测定 ， Ｘ Ｐ Ｓ 和 Ｕ Ｖ Ｖｉｓ 反 射光 谱等 技 术对 该 催化 剂 的结 构、表 面状 态 以 及半导体特 性进行了 表征，并 通过 Ｃ Ｈ３ Ｂｒ ， Ｃ６ Ｈ６ 和 Ｃ２ Ｈ４ 等典型有 机物的 气相光催 化氧 化反 应，考 察了 Ｓ Ｏ２ －４ ／ Ｔｉ Ｏ２ 催化剂 的光 催 化 反 应 性 能． 结 果 表 明， Ｓ Ｏ２ －４ ／ Ｔｉ Ｏ２ 催 化 剂 具 有 较 高 的 结 构 稳 定 性， Ｔｉ Ｏ２ 的超强 酸化有效 地抑制 了晶相转 变、晶粒 度增加和 比表 面积 下降． 与 Ｔｉ Ｏ２ 相 比， Ｓ Ｏ２ －４ ／ Ｔｉ Ｏ２的吸收 边蓝移 及禁带宽 度增加， 产生了较 大的氧 化还原势 ，导致光 催化效率 提高．

S_2O_8^(2-)和SO_4^(2-)促进ZrO_2固体超强酸正戊烷反应性能差异的研究

考察了常温下 S2 O2 - 8 促进 Zr O2 ( PSZ)固体超强酸催化剂上正戊烷的反应性能 ,并与 SO2 - 4 促进 Zr O2( SZ)反应相比较 ,观察到 PSZ和 SZ对正戊烷都具有异构化和裂解的双重作用 ,主要产物分别为异戊烷和异丁烷 .正戊烷的异构化转化率和表观反应速率常数主要取决于样品的焙烧温度 .但对于正戊烷异构化反应 ,PSZ的最佳焙烧温度为 5 5 0℃ ,比 SZ的低 5 0℃ .在各自的最佳焙烧温度下反应 1 h后 ,前者的异戊烷生成率为后者的 1 .3倍 .通过 S含量和比表面积测定以及用 XRD和 FTIR等手段分析了 PSZ的物理化学特性 .从原位 FTIR谱图发现 ,PSZ( 5 5 0℃ )表面 S— O键的红外吸收明显比 SZ( 6 0 0℃ )的强 ;通过吡啶红外手段发现 PSZ( 5 5 0℃ )吡啶离子吸收峰的红移大于 SZ( 6 0 0℃ ) ,表明前者的 Lewis酸强于后者 .

Ni^(2+)和Sn^(2+)改性的SO_4^(2-)/ZrO_2固体超强酸催化剂对稠油的降黏性能

稠油黏度高的特性使其开采难度较大。为降低胜利油田稠油的黏度,制备了金属离子(Ni2+和Sn2+)改性的SO42-/ZrO2固体超强酸催化剂,考察了这两种催化剂对稠油的降黏性能。实验结果表明,Ni2+和Sn2+改性的SO24-/ZrO2固体超强酸催化剂能在较低的温度下催化稠油降黏,在反应温度240℃、压力3~4MPa、反应时间24h、稠油与催化剂质量比100∶0.05的条件下,稠油的黏度由0.319Pa.s分别降至0.135Pa.s和0.163Pa.s,降黏率达57.7%和48.9%。反应后,稠油中的饱和烃含量增加,芳烃、胶质和沥青质含量减少,杂原子S和N的含量降低。同时发现,水的存在对稠油降黏不利。

固体超强酸催化剂SO_4^(2-)/TiO_2-WO_3的制备及其催化性能研究

制备了固体超强酸催化剂SO2 -4/TiO2 WO3 ,并以丁酸丁酯的合成作为探针反应 ,系统考察了WO3 的含量、硫酸浸渍浓度、焙烧温度等制备条件对SO2 -4/TiO2 WO3 催化活性的影响 .实验表明 :制备催化剂的适宜条件为m(H2 WO4) =12 5 % ,硫酸浸渍浓度为 1 0mol·L-1,焙烧温度为 5 80℃ ,活化时间 3h .利用优化条件下制备的催化剂SO2 -4/TiO2 WO3 催化合成缩醛 (酮 ) ,在醛 /酮与二元醇 (乙二醇 ,1,2 丙二醇 )的投料摩尔比为 1∶1 5 ,催化剂的用量占反应物总投料质量的 0 5 % ,反应时间为 1h条件下 ,2 甲基 2 乙氧羰甲基 1,3 二氧环戊烷的收率为 78 7% ,2 ,4 二甲基 2 乙氧羰甲基 1,3 二氧环戊烷的收率为 83 0 % ,环己酮 -乙二醇缩酮的收率为 85 9% ,环己酮 1,2 丙二醇缩酮的收率为 84 6% ,丁酮 -乙二醇缩酮的收率为70 7% ,丁酮 1,2 丙二醇缩酮的收率为 88 3 % ,2 丙基 1,3 二氧环戊烷的收率为 80 6% ,4 甲基 2 丙基 1,3 二氧环戊烷的收率为 79 6% ,2 异丙基 1,3 二氧环戊烷的收率为 64 2 % ,4 甲基 2 异丙基 1,3 二氧环戊烷的收率为 83 3 % ,2 苯基 1,3 二氧环戊烷的收率为 75 3 % ,4 甲基 2 苯基 1,3 二氧环戊烷的收率为 95 1% .

MCM-41负载S_2O_8^(2-)/TiO_2固体超强酸的制备和酯化性能研究

采用液相沉积法制备了由MCM-41介孔分子筛负载S2O82-/TiO2的固体超强酸催化剂。探讨了成酸机理,并以乙酸和异戊醇的酯化反应作为探针反应考察了焙烧温度、浸渍溶液浓度等制备条件对催化剂催化活性的影响,得到了较佳的制备条件。XRD、N2吸附-脱附和FTIR结果表明,固体超强酸保持了MCM-41的介孔结构,BET表面积高达211m2·g-1,且具有强酸性(Ho<-12.70)。

镧改性固体超强酸SO_4^(2-)/ZrO_2-TiO_2/La^(3+)催化剂的制备及性能研究

将固体超强酸SO42-/ZrO2 TiO2负载镧制备新型催化剂SO42-/ZrO2 TiO2/La3+,以催化合成溴代正辛烷为模型反应,考察了不同制备条件对催化剂性能的影响,结果表明:以0.5mol·L-1H2SO4和5.0%的La(NO3)3混合溶液浸渍的锆钛前体氧化物,经110℃烘干后于550℃焙烧3h所得催化剂(LSZT5.0 3 550)活性较好,在n(HBr)∶n(辛醇)=5.12∶1.00、催化剂用量为反应物总质量的1.6%、反应时间为4h,反应温度约130℃的条件下,合成溴代正辛烷产率达75%以上。采用IR,XRD,DTA/TGA和Hammett指示剂法对催化剂进行表征显示:LSZT5.0 3 550具有较高的酸强度,且为无定型态。

稀土固体超强酸催化合成乙酸异戊酯的研究

制备出一系列稀土固体超强酸催化剂 ,用于催化以乙酸和异戊醇为原料合成乙酸异戊酯的反应。研究了稀土固体超强酸的催化性能 ,同时 ,考察了影响合成反应的因素。结果表明 ,稀土固体超强酸不仅具有一般超强酸的性能 ,而且催化活性更高 ,性能更稳定。

金属掺杂纳米固体超强酸SO_4^(2-)/ZrO_2的IR考察

首先采用sol gel法制备出ZrO(OH) 2 ,再分别用Ni2 + ,Al3 + ,Sn4+ ,Ag+ ,Sn2 + 金属盐溶液和H2 SO4稀溶液浸渍ZrO(OH) 2 的方法合成了一系列金属离子掺杂的SO2 -4/ZrO2 纳米固体超强酸。并用XRD ,TEM和IR技术考察了各样品的性能。结果发现 ,经不同金属掺杂的SO2 -4/ZrO2 颗粒具有固体超强酸的IR谱特征。经Ni2 + ,Sn4+ 掺杂的样品中Zr—O和 SO 键振动吸收峰明显蓝移 ,Zr—O的νZr—O由SO2 -4/ZrO2 的4 85cm-1增大到Ni2 + ,Sn4+ 掺杂样品的 5 0 0cm-1,SO的νas由 1390cm-1增大到 14 0 5和 14 0 0cm-1,而Sn2 + 掺杂的样品变化不大。说明Ni2 + ,Sn4+ 金属离子的掺杂增强了样品的超强酸性。同时还发现 ,随着样品焙烧温度的提高 ,经Ni2 + 和Al3 + 掺杂的SO2 -4/ZrO2 纳米颗粒 ,Zr—O和 SO 键振动吸收峰明显蓝移 ,而Ag+ 掺杂的样品在焙烧温度达到 10 73K时IR谱只是吸收强度减弱 ,振动频率不变。

γ-Al_2O_3负载Cr促进SO_4^(-2)/ZrO_2固体超强酸研究

将 Cr促进的 SO2 - 4 /Zr O2 ( SZ)固体超强酸 Cr-SZ负载于 γ-Al2 O3载体上 ,制成 Cr-SZ/Al2 O3系列固体超强酸 ,利用探针反应考察了其超强酸性、中强酸性和弱酸性的变化情况 .详细研究了样品的比表面、硫含量、 Zr O2 晶化情况及正丁烷低温异构化反应活性 .结果发现 ,负载后部分 Cr-SZ的正丁烷低温异构化反应活性显著提高 .含铬样品酸强度和脱氢性能的增强对其正丁烷异构化反应活性的提高均有贡献 .样品酸性和脱氢性之间的合适匹配使 Cr-SZ/Al2 O3显示出很高的正丁烷异构化反应活性 .