A Novel Way to Prepareγ-A1_2O_3 Supported SO_4^(2-)/ZrO_2 Solid Superacid Catalysts for n-Butane Isomerization

Highly active solid superacid catalysts for n-butane isomerization, SZ/A1_2O_3-P, were prepared by supporting SO-(4-2)/ZrO2, (SZ) on y-A1_2O_3 carrier using a precipitation method. The activities of some catalysts were enhanced significantly j The activity of the most active sample. 60%SZ/Al_2O3-P, was even about 2 times more active than that of the SZ catalyst.

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 .

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。

制备条件及添加稀土对SO_4^(2-)/ZrO_2-Al_2O_3固体超强酸酸性影响的研究

用共沉淀法制备了SO4 2 -/ZrO2 -Al2 O3 固体超强酸 ,并采用低温陈化和添加稀土La对其制备方法进行改进 .通过样品催化正丁烷异构化反应考察了该固体超强酸中nZr和nAl的最佳配比为 1∶2 .该法制备的样品的IR显示 ,在 1393cm-1处的吸收峰强度较常温陈化样品大大增加 .XRD分析表明 ,低温陈化和加入稀土添加剂的样品在6 5 0℃焙烧温度下 ,出现了亚稳态的ZrO2 四方晶相的晶体是表面酸性和催化活性增加的微观原因 .样品催化合成八乙酸蔗糖酯反应结果同样证明 ,在相同的时间内 。

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

固体超强酸 SO_4^(2-)/ZrO_2 形成机理的研究

用ＦＴＩＲ、ＸＲＤ、ＳＥＭ等分析手段对固体超强酸ＳＯ２－４／ＺｒＯ２的形成过程进行了研究，用ＦＴＩＲ差谱法直接证实了ＺｒＯ２ＳＯ２－４间化学键的生成，ＸＲＤ分析证实焙烧温度对ＳＯ２－４／ＺｒＯ２超强酸性能影响最大，体系在ＺｒＯ２呈四方晶型时超强酸强度最高，ＳＥＭ分析表明经ＳＯ２－４处理后，ＺｒＯ２表面形貌发生了显著变化，将该催化剂用于马来酸二丁酯的酯化合成，其催化活性与催化剂表面分析结果一致。

催化精馏专用填料型固体酸SO_4^(2-)/ZrO_2-Al_2O_3-Al的研究

为了研制催化精馏专用催化剂 ,采用铝阳极氧化法制备了Al2 O3 Al一体型载体 ,并将活性固体超强酸SO42 -/ZrO2 引入到Al2 O3 Al上 ,得到一种新型催化精馏专用填料式固体酸SO42 -/ZrO2 Al2 O3 Al催化剂 .利用XRD、SEM、BET、XPS、NH3 TPD等手段对其进行了表征 .结果表明 ,所制得的阳极氧化铝膜厚为 5 6 μm ,SO42 -/ZrO2 Al2 O3 Al固体酸具有比表面积大、酸强度适中的特点 .XRD结果表明 ,ZrO2 在Al2 O3 Al上处于高度分散状态 .将该固体酸用于乙酸 /乙醇酯化反应中 ,显示出较高的催化活性 。

SO_4^(2-)/ZrO_2-HZSM-5固体超强酸催化环化制b-紫罗兰酮

制备了一系列负载SO42- / ZrO2 -HZSM-5的超强酸催化剂,并用TG、XRD等手段对催化剂的结构和热行为进行了表征,使用Hammett指示剂、吡啶吸附红外光谱等方法测试了催化剂酸性。结果表明, HZSM-5对催化剂的酸性和结构具有调变作用。 利用所制备的催化剂对假性紫罗兰酮催化环化反应制b-紫罗兰酮的催化活性进行了研究, 假性紫罗兰酮转化率可达54.4%, 对应的b-紫罗兰酮的选择性为76%。

丝光沸石负载SO_4^(2-)/ZrO_2超强酸的研究

制备了一系列丝光沸石(HM)负载SO_4^(2-)/ZrO_2(SZ)超强酸催化剂,并研究了它们比表面、孔容、硫含量及超强酸性的变化规律.结果发现,HM在负载SZ后超强酸性显著提高,可以在35℃条件下催化正丁烷异构化反应.吡啶吸附红外结果表明,适量负载SZ可增加HM的Lewis酸量和总酸量,从而使甲苯歧化和邻二甲苯异构化反应等酸催化反应活性显著提高.XRD结果证实,在HM上负载适量SZ不会破坏HM的结构,但负载量过大(>60%,质量分数)则会引起沸石结构的塌毁.

固体超强酸SO_4^(2-)/ZrO_2催化α-蒎烯异构反应

研究了固体超强酸SO2-4/ZrO2催化剂的制备条件(硫酸浸渍浓度、焙烧温度等)对其催化性能的影响。结果表明,催化剂的制备条件不同,对莰烯选择性和α 蒎烯转化率有较大影响。适宜的催化剂制备条件是:硫酸浓度0.5～1.0mol/L,焙烧温度650℃。对所制备的SO2-4/ZrO2固体超强酸作为α 蒎烯异构反应的催化剂,以及对影响反应过程的主要因素进行探讨。优化的工艺条件为:反应时间1～3h,反应温度(130±2)℃,催化剂质量分数3%～4%。该条件下α 蒎烯转化率96.4%,莰烯选择性49.7%。此外,还分析了催化剂放置时间对异构产物的影响及催化剂重复使用情况。

镓掺杂SO_4^(2-)/ZrO_2的制备及其对正丁烷异构化反应的催化性能

通过沉淀、回流和浸渍法制备了镓掺杂的纳米级固体超强酸SO2 -4/Ga2 O3 /ZrO2 ,并用X射线衍射、透射电镜、热重、吡啶吸附红外光谱、低温N2 BET及化学分析等技术对SO2 -4/Ga2 O3 /ZrO2 的结构、表面性质及其对正丁烷异构化反应的催化活性进行了研究 .结果表明 ,掺杂Ga2 O3 可以抑制制备过程中ZrO2 晶粒长大 ,有利于抑制高温下催化剂由四方相转变为单斜相 .与未掺杂的催化剂相比 ,Ga2 O3 的掺杂提高了催化剂表面SO2 -4的分解温度 ,有利于催化剂表面形成更多的酸中心 .SO2 -4/Ga2 O3 /ZrO2 对正丁烷异构化反应显示出优异的催化性能 .其中 ,含 3%Ga2 O3 的样品的活性最高 ,2 2 0℃下其初活性为5 9 1% ;反应 1h后 ,其活性基本保持稳定 ,稳态转化率大于 5 1% 。

不同稀土改性SO_4^(2-)/ZrO_2催化剂的结构与性能表征

在硫酸促进氧化物型固体超强酸催化剂中．SO4^2-／ZrO2类催化剂是颇受关注的新型环保催化材料，其在某些有机催化反应（如酯化、酰化、烷基化、异构化等）中表现出较高的活性。尽管该类催化剂具有许多优点，但是要真正用于工业生产实际，仍然有许多的问题有待解决。因此，以解决这类催化剂存在的问题为目标的改性研究工作十分活跃．其中稀土改性SO4^2-/ZrO2催化剂也是现今发展的趋势。

低温陈化法制备SO_4^(2-)/ZrO_2-Sm_2O_3固体超强酸及表征

本研究以氨水、氧氯化锆和三氯化钐为原料,用共沉淀法制得锆和钐的氢氧化物,经低温陈化、过滤、烘干和高温焙烧,制备出SO_4^(2-)/ZrO_2-Sm_2O_3固体超强酸(以下简称SZS)。用流动指示剂法测定其酸度,用IR、XRD对其进行了表征,并将其用于催化氯乙酸和乙醇的酯化反应。结果表明,低温陈化样品的突出优点是酸强度大(H0<-14.5);与SO42-结合得牢;在较宽的温度范围内,具有催化活性的亚稳态的ZrO2四方晶相没有发生相转变,这是其催化活性较高的微观原因。

固体超强酸SO_4^(2-)/ZrO_2-Al_2O_3催化正丁烷异构化反应研究

在固体超强酸SO42-/ZrO2基础上添加A l2O3,利用A l2O3与ZrO2的相互作用,制备了复合氧化物固体超强酸SO42-/ZrO2-A l2O3,并通过XRD、XPS、FTIR等实验技术对催化剂的体相结构、表面性质及其对正丁烷异构化反应的催化活性进行了研究。结果表明,A l2O3的引入稳定了四方晶相的ZrO2,抑制了ZrO2由四方晶相向单斜晶相的转变,使催化剂活性显著提高,A l2O3含量为1.5%的样品异丁烷最高收率达31.7%,选择性达65.5%。

水热法改性氢氧化锆制备Pt-SO_4^(2-)/ZrO_2固体酸催化剂Ⅰ.水热温度的影响

通过水热法改性氢氧化锆制备了Pt SO2 -4 ZrO2 固体酸催化剂 ,并用低温氮吸附、X射线衍射、扫描电镜和差热分析等技术考察了氢氧化锆水热处理时的温度对Pt SO2 -4 ZrO2 固体酸物化性能及催化性能的影响 ,对水热改性的作用机理进行了讨论 .在连续微反 色谱装置上评价了催化剂对正戊烷异构化反应的催化活性 .用水热法对氢氧化锆粒子进行处理 ,可以使其形成较稳固的孔结构 .这种孔结构具有较高的热稳定性 ,可有效阻止焙烧过程中氧化锆粒子的烧结长大 .与室温老化制备的催化剂相比 ,由在 90～ 110℃下水热改性氢氧化锆所制备的催化剂的比表面积、硫含量和孔体积均有显著的提高 ,但催化剂的TOF下降 ;水热温度高于 13 0℃时 ,催化剂的TOF升高 .实验结果表明 ,由水热法得到的晶态水合氧化锆也可以制备SO2 -4 ZrO2

水热改性SO_4^(2-)/ZrO_2催化剂的制备及其对酯化反应的催化性能

通过水热改性氢氧化锆制备了SO42-/ZrO2固体酸催化剂。以冰乙酸和正丁醇的酯化反应为探针反应,确定了固体超强酸的最佳制备条件。分别考察了浸渍硫酸浓度、硫酸浸渍时间和焙烧温度等对催化活性的影响。并以水热改性和未经水热改性氢氧化锆制备SO42-/ZrO2固体超强酸做了对比实验,采用XRD、BET对催化剂进行了表征。实验结果表明:水热改性氢氧化锆制备SO42-/ZrO2固体酸催化剂的最佳条件是:浸渍硫酸浓度为0.5mol/L,浸渍时间是120 m in,焙烧温度500℃。乙酸正丁酯较佳的合成工艺条件是:反应温度105~110℃,反应时间2 h,n(正丁醇)∶n(冰乙酸)=2∶1,催化剂用量占反应投料总质量的0.27%,冰乙酸的酯化率达99.1%。催化剂重复使用4次后催化活性降低5%。

稀土复合固体超强酸SO_4^(2-)/ZrO_2-CeO_2催化合成食用香料乳酸乙酯的研究

研究了以稀土复合固体超强酸SO_4^(2-)-/ZrO_2-CeO_2作催化剂,乳酸和乙醇为原料合成食用香料乳酸乙酯。通过正交实验考察了影响酯化反应的主要因素,确定的最佳合成条件为:乳酸用量为0.1 mol时,乙醇与乳酸物质的量之比为3.0:1,催化剂用量为乳酸质量的2.5%,回流反应3.0 h,带水剂环已烷20 mL/0.1 mol乳酸条件下,酯化率可达90.3%。且该催化剂具有良好的重复性和再生性。

复合型固体超强酸SO_4^(2-)/ZrO_2-TiO_2催化α-蒎烯异构反应研究

SO2-4/ZrO2-TiO2复合型固体超强酸催化剂对α-蒎烯异构化反应有很高的催化活性和较好的选择性。通过GC-MS分析,异构反应的主产物是莰烯,副产物主要是三环烯和α-松油烯,另有6种产物,含量在1%～6%。实验考察了该催化剂的制备条件如钛与锆物质的量比、硫酸浸渍浓度、焙烧温度对其催化性能的影响。结果表明,催化剂的制备条件不同,对莰烯选择性和α-蒎烯转化率有较大影响。适宜的催化剂制备条件是钛∶锆为4∶1、硫酸浓度0.5mol/L、焙烧温度600℃。用上述条件所制的SO2-4/ZrO2-TiO2复合型固体超强酸作为α-蒎烯异构化反应的催化剂。作者对影响反应过程的主要因素进行了探讨。优化的工艺条件:反应时间1～2h、反应温度130℃±2℃、催化剂用量3%。该条件下α-蒎烯转化率96.58%,莰烯选择性57.39%。此外,还考察了催化剂放置时间对异构产物的影响和催化剂重复使用情况。

SO_4^(2-)/ZrO_2-TiO_2固体超强酸的制备

用低温陈化和添加稀土添加剂 (硝酸镧 )的方法制备了 SO2 - 4/Zr O2 -Ti O2 固体超强酸 ,用 IR和 XRD对样品进行了表征 .并通过在 3 5℃条件下催化正丁烷异构化反应和流动指示剂法考察了 Zr和 Ti的摩尔比以及稀土添加剂对样品的酸性和催化活性的影响 . IR和 XRD谱图显示 ,该条件下制备的样品具有较多的超强酸位 ,其晶体为 Ti O2

固体超强酸SO_4^(2-)/ZrO_2-SiO_2的制备及其催化性能的研究

分别以氧氯化锆、硅溶胶和氨水为锆源、硅源和沉淀剂,采用共沉淀法制备Zr(OH)4-Si(OH)4,110℃干燥后经硫酸浸渍、干燥和焙烧制得SO42-/ZrO2-SiO2固体超强酸。XRD和比表面积测定结果表明,SiO2的引入对SO42-/ZrO2催化剂的结构产生了重要影响,从而使其比表面积明显增大。以所制备的SO42-/ZrO2-SiO2固体超强酸为催化剂,代替浓硫酸用于丁酸和丁醇的酯化反应,考察了硫酸浸渍液浓度、焙烧温度等制备条件对其催化性能的影响。结果表明,采用硫酸浸渍液浓度为1.0 mol/L,焙烧温度为550℃所制备的SO42-/ZrO2-SiO2催化剂,在丁醇和丁酸的物质的量比为1.2及不添加任何带水剂的条件下,丁酸丁酯的收率高达90%以上,优于SO42-/TiO2-WO3和TiSi W12O40/TiO2催化剂。