磷钨酸/SnO_2固体酸催化油酸甲酯化反应研究

采用等体积浸渍法制备了不同磷钨酸(TPA)负载量的TPA/SnO2固体酸催化剂,用XRD、BET和Hammett指示剂法进行表征,研究其在甲醇与油酸酯化反应中的催化性能,考察催化剂焙烧温度、TPA负载量、醇油比、反应时间和催化剂用量等因素对油酸转化率的影响。XRD和BET表征结果表明:TPA负载量较低(质量分数5%～30%)时,TPA均匀分散在SnO2表面;TPA负载量(w)高于30%时,TPA在SnO2表面发生聚结。当催化剂焙烧温度为450℃时,少量TPA在SnO2表面聚结;当焙烧温度为500℃时,TPA在SnO2表面均匀分散;当焙烧温度达550℃时,TPA分解成WO3。催化剂比表面积随着焙烧温度的升高而减小;随着TPA负载量的增大,比表面积呈先增大后减小的趋势,负载量(w)为15%时比表面积最大。酯化反应结果表明,30-TPA/SnO2(500)催化剂在油酸与甲醇的酯化反应中具有良好的催化活性。在n(甲醇)/n(油酸)=12、m(催化剂)/m(油酸)=0.08、反应温度68℃、反应时间6h的条件下,油酸转化率可达90%以上。该反应符合准二级反应动力学方程,表观活化能为69.06kJ/mol,指前因子为4.30×1010 L/(mol.h)。

Nb_2O_5负载磷钨酸催化酯化反应研究

采用浸渍法制备TPA/Nb2O5催化剂,用于油酸与甲醇的酯化反应,考察了催化剂焙烧温度、甲醇与油酸物质的量比、反应时间、催化剂用量和TPA负载量等因素对油酸转化率的影响。结果显示,低负载量时(ω=5,10,15),TPA杂多阴离子高度均匀地分散在Nb2O5表面,随着负载量的增加,TPA在Nb2O5表面出现聚结。25-TPA/Nb2O5(300)催化剂在油酸与甲醇的酯化反应中具有良好的催化活性,在n(甲醇)/n(油酸)=12,m(催化剂)/m(油酸)=7%,反应时间在6 h的条件下,油酸的转化率高达92.24%。在303～333 K范围内,油酸的转化率随着温度的升高逐渐增大,油酸与甲醇在TPA/Nb2O5催化剂上的酯化反应符合准二级动力学方程,表观活化能为57.62 kJ/mol,指前因子为1.096×109(mol/L)-1.h-1。