杉木炭磺酸对环氧苯乙烷开环加成反应的催化性能

将杉木粉在350℃热解得杉木炭,再用发烟硫酸磺化为杉木炭磺酸。经FT-IR、XRD、TG等分析表明:杉木炭保留了木质素的苯环结构,具有可供磺化的活泼氢;在磺化反应中成功地将磺酸基团键合到了杉木炭骨架上。杉木炭磺酸比其他固体酸催化剂具有较高的转化率,选择性相当。杉木炭磺酸对环氧苯乙烷与5种醇的开环加成反应具有不同的催化活性,其中,杉木炭磺酸催化环氧苯乙烷与甲醇开环加成反应的转化率最高达89.4%,选择性为94.6%,且可重复使用6次。对于无水反应体系,催化剂在使用前必须干燥处理。

杉木炭磺酸的制备及其催化性能研究

将杉木粉高温热解炭化成可功能化的炭,经发烟硫酸磺化后,得到一类在多种有机合成中有酸催化活性的质子酸炭材料。考察了炭化、磺化条件对杉木炭磺酸酸量的影响。通过红外光谱、XRD、元素分析等对炭磺酸的表征,说明了对杉木炭的磺化改性成功。杉木炭磺酸对Pechmann缩合反应、酯化反应以及环氧化合物的醇解反应都具有良好的催化性能。

负载1-丁基-3-甲基咪唑氯的固体炭磺酸催化水解纤维素

纤维素作为可再生资源,其催化水解得到的平台化合物对缓解能源压力具有重要的意义。本文以生物质竹子为原料选择700℃预碳化、150℃磺化得到的固体炭磺酸为基体,负载1-丁基-3-甲基咪唑氯后得到离子液体功能化固体炭磺酸催化剂。结果表明,催化剂最优条件下水解纤维素得到的总还原糖产率相对于固体炭磺酸提升了15. 2%,循环使用后,依然表现出良好的催化性能。

负载离子液体的生物质炭磺酸催化水解纤维素

纤维素是生物质的主要成分,其水解产物作为平台化合物在能源化工方面具有广泛的用途.绿色、低成本、高效的转化纤维素为平台化合物是目前研究的热点.本文报道了以生物质玉米秸秆、花生壳、核桃壳为原料经700℃碳化150℃磺化后得到生物质炭磺酸,将得到的生物质炭磺酸进行离子液体的负载得到离子液体功能化的生物质炭磺酸催化剂,探讨了时间和温度对制备的催化剂水解纤维素后总还原糖产率的影响,与负载前的生物质炭磺酸进行了对比.结果表明,150℃反应28 h三种催化剂均得到良好的总还原糖产率,相对于生物质炭磺酸总还原糖产率分别提升了13. 9%、16. 4%和14. 7%.循环使用四次后,催化剂依然保持着良好的催化活性.

椰壳纤维炭磺酸的制备及其催化性能研究

以海南椰壳纤维为原料,采用减压热解炭化的方法制备椰壳纤维炭材料,以发烟硫酸作为磺化剂制备椰壳纤维炭磺酸。采用FTIR、DSC-TGA和SEM等分析手段对椰壳纤维炭磺酸进行结构及形貌表征,并将其用于催化合成乙酸乙酯反应研究。实验结果表明,成功制得椰壳纤维炭磺酸,其适宜的制备条件为:炭化温度300℃、炭化时间2 h、20%发烟硫酸作磺化剂、磺化时间3 h、磺化温度90℃、炭材料的质量与磺化剂的体积之比1∶32 g/mL。通过FTIR分析表明炭材料磺化后出现磺酸基团特征峰,通过DSC-TGA分析表明该酸中心在180℃以下稳定,通过SEM观察发现椰壳纤维炭磺酸材料表面具有大量密集网状孔洞,比表面积大,有利于催化反应进行。催化实验结果表明,在以椰壳纤维炭磺酸为催化剂合成乙酸乙酯反应中产率可达91.74%,椰壳纤维炭磺酸循环使用4次催化活性依然较高。

乙烯焦油炭磺酸催化果糖脱水合成5-羟甲基糠醛

以蒸馏后的乙烯焦油重组分为原料,采用交联-磺化法制备了乙烯焦油炭磺酸。利用红外光谱(FT-IR)、X射线衍射(XRD)、拉曼光谱(Raman)、热重分析(TGA-DTG)、扫描电子显微镜(SEM)等手段对该催化剂进行结构和性能表征。结果表明,该催化剂呈现无定形石墨碳结构,且具有较高的酸量(4.20 mmol/g),表面的磺酸官能团是其关键活性中心。并将该催化剂用于果糖脱水合成5-羟甲基糠醛(5-HMF)的反应,在130℃反应140 min,催化剂用量0.3 g、溶剂用量8 mL及助剂用量0.3 g的条件下,果糖转化率和5-HMF产率分别为96.2%和52.1%,分离得到的5-HMF纯度可达97.0%。催化剂循环使用5次后,果糖的转化率和5-HMF的产率分别保持在85.1%和40.8%以上。

超临界CO_2中油茶壳炭磺酸催化果糖转化为5-羟甲基糠醛

以超临界CO_2为溶剂,以经磷酸浸渍碳化、浓H2SO4磺化制备的油茶壳炭磺酸为催化剂,将D-果糖脱水转化制备5-HMF。利用中和滴定、元素分析、红外光谱、Raman光谱对催化剂进行了表征。在220℃、浸渍10 h后再磺化3 h,-SO_3H基团成功键合到无定形炭基体上,得到的油茶壳炭磺酸催化剂表面酸值最高可达1.801 0 mmol·g-1。相比无溶剂或选取有机溶剂、浓硫酸为催化剂的反应体系而言,在超临界CO_2中,D-果糖在120℃反应30 min,5-HMF的得率最高可达47%。实验结果为超临界CO_2在生物质催化转化领域的应用及油茶壳的高附加值利用提供了理论和实验参考。

豆渣基炭磺酸催化合成乳酸丁酯

用豆渣基炭磺酸催化合成乳酸丁酯,从催化剂用量、酸醇比、油浴温度和酯化时间等因素考察合成乳酸丁酯的最优条件,通过红外光谱对豆渣基固体酸进行表征,并采用直接滴定法检测其表面酸量。结果表明,当催化剂用量为乳酸质量的6%、醇酸比1.0∶1.5、油浴温度148℃下酯化5.0 h时,乳酸丁酯的酯化率可达到94.2%。

丝瓜络炭磺酸催化合成环氧大豆油

以丝瓜络为起始碳源,浓硫酸为磺酸化试剂,制备了丝瓜络基炭磺酸,以该炭磺酸为催化剂,以双氧水为氧源,甲酸为活性氧载体,采用无溶剂法就地合成了环氧大豆油。正交优化实验结果表明:双氧水用量为24 ml、甲酸用量为3.2 ml、催化剂用量为0.7 g、反应温度为65℃、反应时间为3 h,所得产品环氧值>6.5%,产品色泽透明。与自制的稀土固体超强酸对比催化实验结果表明:丝瓜络炭磺酸催化剂更加高效、稳定,可以用来改进传统环氧大豆油的制备工艺。

杉木炭磺酸对4-甲基香豆素的催化合成研究

将杉木粉热解、再用发烟硫酸磺化为杉木炭磺酸,FT-IR、XPS等分析表明,磺化反应成功地将磺酸基团键合到杉木炭骨架上。杉木炭磺酸对乙酰乙酸乙酯和取代酚的Pechmann缩合反应表现了较好的催化活性,催化合成了取代4-甲基香豆素。考察了催化剂的用量等反应条件对Pechmann缩合反应收率的影响,并比较研究了杉木炭磺酸与其他磺酸树脂的催化活性。结果表明,无溶剂条件下,杉木炭磺酸对7-羟基-4-甲基香豆素的合成具有很好的催化性能。在反应温度105℃、n(乙酰乙酸乙酯)∶n(间苯二酚)=1∶1和反应时间2.5h条件下,杉木炭磺酸添加量n(-SO3H+)为取代酚的0.1(mol)%时,产率高达92.9%,选择性为97.8%(HPLC)。

丝瓜络炭磺酸的制备及其催化合成糠醛

以丝瓜络为炭源、浓硫酸为磺酸化试剂,制备了丝瓜络炭磺酸催化剂。利用中和滴定、X射线衍射、傅里叶变换红外光谱和热重-差热分析等手段对催化剂进行了表征。以表面酸密度为考察指标,确定了在300℃炭化3h、在80℃下磺化3h为优化的催化剂制备条件,此条件下丝瓜络炭磺酸催化剂表面酸密度可达1.119mmol/g。以木糠水解制备糠醛为探针反应,通过正交实验法考察了催化剂的实际催化活性。结果表明,在水解反应时间2h、水解反应温度200℃和催化剂用量占原料质量10%时,糠醛的平均收率达到78.69%,此时催化剂的催化活性最高。催化剂经第一次循环使用后性能有所下降,但随后的循环使用催化性能稳定。将使用过的催化剂经再磺化,可基本恢复到新制催化剂的催化活性。

磺酸基有序介孔炭的一步合成及其催化性能

采用一步法直接制备磺酸基有序介孔炭材料,利用FT-IR、酸量、XRD、TEM和BET等对其结构与形貌进行表征,以苯甲醛与原甲酸三甲酯的缩醛反应为模型反应,并考察其催化性能。结果表明,在原料酚醛树脂∶硫酸∶F127质量比为1∶2∶0.3,炭化温度为600℃时,所制磺酸基介孔炭呈有序结构、较大的比表面积和均匀的孔径。采用上述条件合成介孔炭材料作催化剂时,反应收率可达87.1%,明显高于相同条件下传统分子筛固体酸催化剂HY与未加入磺酸基的介孔炭材料的催化效果。

“黑面包”实验废弃物催化乙酸乙酯合成的探究

利用化学必修1“黑面包”实验废弃物制得炭固体磺酸，将其应用于乙酸乙酯的合成实验中，结果表明，该催化剂具有良好的催化效果和稳定的催化性能；中学实验废弃物重新利用不但能够启发学生的创造力，在中学化学实验教学上更具有开拓性的意义。