聚乙烯聚吡咯烷酮负载Bronsted酸性离子液体固体酸催化剂的制备与应用

传统无机酸催化剂存在对设备腐蚀严重、环境危害、催化剂可重复使用性困难等问题,亟需开发催化活性高、可循环性能好的绿色固体酸催化剂。本文将离子液体通过共价键接枝负载于聚乙烯聚吡咯烷酮载体表面,并进一步通过硫酸酸化制备了一种新型的负载型Bronsted酸性离子液体固体酸催化剂([PVPP-PS]HSO4)。研究表明,离子液体和磺酸根被成功地接枝到聚乙烯聚吡咯烷酮载体表面,为酯化反应提供了丰富的催化活性位点,催化剂的热稳定性和结构稳定性得到了进一步提高。[PVPP-PS]HSO4催化剂用于催化酯化反应合成乙酸乙酯,乙酸乙酯的收率可达到83%,并且催化剂在循环使用6次后乙酸乙酯收率仍能保持在80%以上,是一种高效、环保、可重复使用的新型固体酸催化剂。

改性磷钨酸催化剂制备及其高效催化加成酯化制丙烯酸叔丁酯

丙烯酸叔丁酯是一种重要的有机酸酯,通过丙烯酸与异丁烯加成酯化制备丙烯酸叔丁酯是典型的原子经济性反应,具有重要的应用前景。本文成功制备了一种改性磷钨酸催化剂Ce_(3/1)-HPW-F并将其应用于丙烯酸与异丁烯加成酯化制备丙烯酸叔丁酯的反应中,结果表明:在45℃反应4 h,即可实现丙烯酸的完全转化,且丙烯酸叔丁酯的选择性高达99%。

碳基固体酸催化剂的制备及其催化合成生物柴油的性能研究

采用磷酸浸渍后进行炭化-磺化法,研究得到了以竹粉为代表的活性炭原料,优化合成碳基固体酸的方法。实验结果表明,以竹炭基固体酸为催化剂,在350℃,炭化时间2 h,磺化温度1 059℃,磺化时间4 h的情况下,所制备的催化剂性能最好。而该催化剂用量为10.1%(质量分数),醇酸物质的量比为10,酯化温度为65.5℃,酯化时间为2 h的酯化效率最高,可达98.2%。研究以竹粉为原料,利用生物质制备固态酸催化剂,其在生物柴油的合成中更有前景和竞争力。

生物质预处理提高炭基固体酸催化剂酯化效率的本质机理

研究亮点*竹粉经过稀硫酸预处理后制备的催化剂具有较高的催化活性;*稀硫酸与过氧化氢共同预处理竹粉有利于催化剂负载弱酸基团;*生物质的木质素含量与催化剂的磺酸负载量呈正相关。2背景在生物柴油的生产过程中,常使用液体酸用于催化酯化反应以降低原料油的酸值,这也会带来产物与催化剂难以分离、产生大量酸性废水以及催化剂腐蚀设备等问题。课题组前期将竹子与浓硫酸直接混合加热,通过原位磺化法合成了一种炭基固体酸催化剂。该催化剂负载丰富的磺酸基团(磺酸密度为1.43 mmol/g)与羧基、酚羟基等弱酸基团。在催化油酸与甲醇的酯化反应中表现出较高的活性。

生物质磁性固体酸催化剂的制备、表征及催化合成生物柴油的性能研究

为了寻找一种以生物质废弃物为原料,低成本、高效率、温和地合成固体酸催化剂的方法,以废弃生物质橘子皮为原料,合成了磁性多孔碳质(MPCs)固体酸催化剂。采用XRD、IR和TGA等手段对其进行分析表征,并以油酸和乙醇酯化反应为模型,研究其催化性能。结果表明:在80℃、乙醇与油酸的物质的量比值为20%、催化剂与油酸的质量比值为7%的条件下反应8 h,MPCs-0.4-SO3H和MPCs-0.6-SO3H的酯化率分别达到77.9%和70.2%,显著高于商用催化剂Amberlyst-15的酯化率;在含水量为油酸质量的5%以及重复使用3次的酯化率与TOFs值也较Amberlyst-15的高;故实验制得的催化剂在酯化动力学、酯化率、耐水性与热稳定性等方面均优于商用催化剂Amberlyst-15,特别是其优越的磁性易分离特性使得酯化反应更方便、简单。

固体酸催化剂SO_4^(2-)/SiO_2-TiO_2的制备及其催化酯化性能

分别以机械混合法和浸渍法制备了SO42-/SiO2-TiO2固体酸催化剂,以乙醇和乙酸的酯化反应为模型反应考察了不同SiO2含量及不同温度焙烧的催化剂的活性.结果表明,机械混合法制备的400℃焙烧的SO42-/40%SiO2-TiO2催化剂活性最高,部分回流时,乙酸几乎全部转化,全回流反应100min时,其乙酸转化率达到84%.X射线衍射分析表明,SiO2抑制了硫酸氧钛的形成;催化剂的活性组分包括一定量的四方晶锐钛矿型TiO2、正交晶硫酸氧钛、少量立方晶金属钛和高比表面积的SiO2.红外光谱分析表明,添加SiO2后催化剂形成Ti-O-Si键,进而使SO42-与样品表面产生强相互作用;结合的SO42-主要以无机螯合状双配位和有机硫酸酯两种结构形式存在.热重-示差扫描量热分析表明,SiO2的添加使SO42-不易脱除,同时使锐钛矿TiO2向金红石相的转变温度降低.

新型碳基固体酸催化剂在酯化反应中的催化性能研究

通过膨化淀粉和对甲基苯磺酸混合物的部分炭化制备新型碳基固体酸催化剂,研究新型碳基固体酸催化剂在油酸与乙醇的酯化反应中的催化性能,考察乙醇与油酸比、催化剂用量和反应时间等因素的影响。XRD分析和酸碱电位滴定结果表明,膨化淀粉和对甲基苯磺酸混合物的部分炭化生成含高密度—SO3H基的芳香碳薄层组成的无定形炭。新型碳基固体酸在油酸与乙醇的酯化反应中具有较好的催化活性。在乙醇与油酸摩尔比为8、催化剂与油酸质量比为5.0%、回流反应时间为6h的条件下,油酸乙酯收率可达到83.78%。催化剂重复使用6次后,活性下降很小。

碳基固体酸催化剂的制备及其催化酯化性能研究

以对甲苯磺酸和葡萄糖为原料,采用一步碳化法制备新型碳基固体酸催化剂,以1,4-丁二醇双琥珀酸聚醚(3)正辛基混合双酯磺酸钠制备过程的双酯化反应Ⅱ为探针,考察了m(对甲苯磺酸)/m(葡萄糖)、碳化温度和碳化时间对催化活性影响,用TEM、BET、XRD、IR、元素分析、热重分析等对催化剂进行了表征。结果表明,在m(对甲苯磺酸)/m(葡糖糖)=1∶2、碳化温度210℃下碳化8 h,得到的碳基固体酸催化剂形成致密的含有多级孔道的聚环碳架结构,磺酸基含量为21.21%。反应酯化率达到95%以上,并且该催化剂具有良好的热稳定性和重复使用性。

在固体酸催化剂上己酸和乙醇酯化反应的研究

在 DKZ 固体酸上对己酸和乙醇的酯化反应进行了研究。讨论了反应温度、醇/酸摩尔比、液体进料空速(LHSV)以及原料中含水量对 DKZ 固体酸催化活性的影响。试验证明,在固定床反应器内,用95%的乙醇和化学纯己酸为原料,在反应温度115℃下,醇/酸摩尔比为5:1,LHSV 为6小时^(-1)的条件下,己酸的转化率可达98%以上。500小时的寿命试验还表明,DKZ 固体酸的催化性能是稳定的。

在固体酸催化剂上丁酸酯化反应

用固体酸ＨＺＢ作催化剂，在固定床和釜式反应器内，研究了正丁酸和乙醇的酯化反应。结果表明：ＨＺＢ对正丁酸的酯化是一个有效的催化剂。在固定床反应器内，当反应温度为１１０℃、ｎ（乙醇）／ｎ（正丁酸）＝５、ＬＨＳＶ＝５ｈ－１时，正丁酸的转化率可达９９％以上。

稻壳炭基固体酸催化剂的制备及其催化酯化反应性能

以热解稻壳炭为原料,浓硫酸为磺化剂制备了固体酸催化剂.采用X射线衍射、X射线光电子能谱、元素分析、孔结构分析和热重-质谱联用等手段对其进行了表征.以油酸和甲醇的酯化为探针反应,考察了磺化温度和时间对催化剂活性的影响,探讨了反应条件对油酸转化率的影响,并对所制催化剂的稳定性进行了研究.结果表明,制备该催化剂的适宜磺化温度和时间分别为90℃和0.25h,在该条件下制得的催化剂为无定形碳结构,磺酸基密度为0.7mmol/g.该催化剂表现出较高的催化酯化反应活性,在催化剂用量为5%、甲醇/油酸摩尔比为4、酯化温度和时间分别为110℃和2h的条件下,油酸的酯化率可达98.7%.该催化剂具有较好的稳定性,经7次连续反应后,油酸的酯化率仍可达96.0%.

固体超强酸SO_4^(2-)/TiO_2催化剂及丁酸异戊酯催化酯化的研究

以工业原料制备ＳＯ２－４／ＴｉＯ２型固体超强酸催化剂，考察了制备条件对催化剂表面酸性强度酯化活性的影响，并对丁酸异戊酯的催化进行了工艺条件最优化试验，丁酸转化率可达９８％以上．

丙烯酸酯化反应中固体酸催化剂的应用

制备并研究了多种用于合成丙烯酸酯的固体酸催化剂，以代替浓硫酸，初步探索了负载型固体酸以及锆基固体酸ＣＺ催化剂的不同制备方法对催化剂性能的影响。结果表明：在反应温度为１１０～１２０℃，酸醇质量比为１０５～１１∶１的条件下，以对甲苯磺酸为活性组分负载到分子筛上制得催化剂对丙烯酸二乙二醇酯有较好的催化活性，丙烯酸的转化率达到９３９％。锆基固体酸催化剂ＣＺ对多种丙烯酸酯合成均有很高的活性，丙烯酸的转化率可达到９７８％。用于三羟甲基丙烷三丙烯酸酯（ＴＭＰＴＡ）合成，产物中其二酯和三酯的比例为１比６６。

射频等离子体辅助制备S_(2)O_(8)^(2-)/CeO_(2)固体超强酸催化剂的研究

以商用CeO_(2)为载体,采用过量浸渍法浸渍(NH_(4))_(2)S_(2)O_(8)溶液,用射频等离子体以辉光放电形式辅助制备了S_(2)O_(8)^(2-)/CeO_(2)-RF固体超强酸催化剂。利用XRD、SEM、BET、FT-IR、Py-IR等对催化剂的孔结构、键结合方式、微观形貌、酸量及酸性质等进行了表征。通过色氨酸与甲醇的酯化反应评价了S_(2)O_(8)^(2-)/CeO_(2)-RF固体超强酸催化剂的活性。结果表明,与传统600℃焙烧法相比,射频辉光放电等离子体辅助制备的催化剂比表面积大、颗粒分散、酸量高、反应速率快。在反应温度为150℃、反应压力为1 MPa的条件下,S_(2)O_(8)^(2-)/CeO_(2)-RF催化剂上色氨酸甲酯的产率为82%,并且在1.5 h后反应趋近平衡。

固体酸催化剂上酯化反应研究进展

评述了国内外对沸石催化剂、固体超强酸、固体杂多酸和强酸性阳离子交换树脂等固体酸催化剂催化酯化反应的研究成果和动态,包括所涉及的反应物系、反应机理、催化性能与催化剂酸性质的关系等。认为用固体酸取代传统催化剂硫酸进行催化酯化的新型工艺开发是大有前途的。

固体酸催化剂催化酯化反应研究(Ⅱ)——液相酯化反应的动力学及机理

研究了以改性离子交换树脂为催化剂时的乙酸/正丁醇液相酯化反应动力学.实验结果表明,在给定条件下的反应为表观一级反应,124℃时的反应表现速率常数为3.5×10^(-2)min^(-1),且反应为—复杂反应.依据实验结果,提出了固体酸催化剂作用下的液相酯化反应机理.

催化酯化反应中固体酸催化剂研究进展

介绍了国内外对SO_4^(2-)/M_xO_y型固体超强酸、沸石催化剂、固体杂多酸和强酸性阳离子交换树脂等固体酸催化剂催化酯化反应的最新研究进展,比较了4类固体酸催化剂的优缺点。重点讨论了SO_4^(2-)/M_xO_y型固体超强酸的载体和表面促进剂的选择,指出SO_4^(2-)/M_xO_y型固体酸是催化酯化反应较理想的催化剂。

含铁、钛固体超强酸催化剂的性能及其酯化活性的研究

制备了、和固体超强酸催化剂；考察了其对正丁醇和乙酸的酯化活性，表明的活性最好，较差。差热分析和红外光谱分析表明，催化剂活性的高低与其表面吸附的的量有关。重复使用的催化剂，由于的流失，活性逐次下降。电镜和ＸＲＤ分析表明，经硫酸处理的催化剂，引起了表面形貌和物相的变化，进而影响催化剂的性能。

磁性SO4^2-／TiO2／Fe3O4／PAL固体酸催化剂的制备及其催化酯化性能

以凹凸棒石黏土(PAL)为载体,通过沉淀法和溶胶法负载Fe3O4和TiO2前驱体,随后酸化、煅烧制备了磁性SO42-/TiO2/Fe3O4/PAL固体酸催化剂。利用XRD、TEM、FT-IR、EDX和SQUID对催化剂进行表征,并用于催化乙酸正丁酯的合成。考察了Fe3O4、PAL、TiO2含量和煅烧温度对催化剂活性的影响。结果表明,SO42-/TiO2/Fe3O4/PAL固体酸催化剂具有较高的催化活性和较强的磁性能,磁性材料和载体提高了催化剂活性,对乙酸正丁酯的合成反应活性高达93.9%,使用7次,其酯化率仍能达到79.4%。