固体超强酸Fe/SO_4^(2-)-SnO_2的合成和表征研究

通过沉淀-浸渍法合成了Fe/SO42--SnO2固体超强酸催化剂,并采用XRD、FT IR、TG-DTA和XPS表征技术对该催化剂的结构进行研究;将其应用于乙酸正丁酯的合成反应,考察制备条件对催化剂结构和催化性能的影响。结果表明:该催化剂的表面主要显现出SnO2的四方晶型和Fe2O3的立方晶型的晶体结构;活性组分SO42-与SnO2主要形成以螯合配位和桥式配位为主的共价键结构,即超强酸的酸结构中心;Fe的引入可以较好地获得SO42-组分含量,并有利于延迟催化剂结构的塌陷温度,延缓SO42-在高温下的分解流失;而且Fe的引入改变了S的化学环境,使S2p的化学结合能增强,从而增加催化剂的Lewis酸性;催化剂在合成乙酸乙酯反应中取得活性最佳的条件:焙烧温度为500℃,Fe3+的质量浓度为0.5 mol/L,其催化活性与催化结构存在良好的对应。

浸渍法制备高选择性1-丁烯齐聚催化剂Fe_2O_3·SO_4^(2-)/γ-Al_2O_3

通过分步浸渍法制备Fe_2O_3·SO_4^(2-)/γ-Al_2O_3催化剂,并用于催化1-丁烯齐聚反应,考察了催化剂制备条件和反应条件对催化性能的影响,并与Fe_2(SO_4)_3/γ-Al_2O_3催化剂进行性能比较。结果表明,在0.96 MPa、60℃、液时空速为5h-1的反应条件下,采用Fe负载量为6%、SO_4^(2-)负载量为1.2 mmol/g(γ-Al_2O_3)的Fe_2O_3·SO_4^(2-)/γ-Al_2O_3催化剂,1-丁烯齐聚反应的转化率达到68.0%,二聚物选择性为95.0%。α-Fe_2O_3是催化1-丁烯齐聚反应的活性组分,并能提高二聚体选择性;此外,α-Fe_2O_3晶相与SO2-4的相互作用对其催化1-丁烯齐聚反应的活性有重要影响,γ-Al_2O_3与SO_4^(2-)的相互作用也对催化活性有一定的影响。Fe负载量为6%的Fe_2O_3·SO_4^(2-)/γ-Al_2O_3催化活性最高,此时NH_3-TPD结果显示,催化剂只存在较弱的酸中心和适中的酸量。

纳米固体超强酸SO_4^(2-)/Fe_2O_3催化合成正丁酸异戊酯的研究

采用纳米固体超强酸SO42-/Fe2O3为催化剂,以正丁酸和异戊醇为原料,催化合成正丁酸异戊酯。较适宜反应条件为:正丁酸150 mmol,n(酸)∶n(醇)=1∶1.2,催化剂300 mg(占反应物总量1%),于150~160℃回流反应3 h,产率达96.30%。

SO_4^(2-)/Fe_2O_3固体酸的制备及其催化合成生物柴油的研究

探讨了SO42-/Fe2O3固体酸催化剂的最佳制备条件,将其用于催化合成生物柴油,考察了催化剂用量、反应温度、反应时间及醇酸摩尔比对酯化反应的影响。结果表明,当浸渍硫酸浓度为0.5mol·L-1、焙烧温度为600℃、焙烧时间为3h时催化剂活性最强;利用自制的固体酸催化剂催化合成生物柴油,在催化剂用量为3%(以油酸质量计)、反应温度为70℃、反应时间为2h、甲醇与油酸摩尔比为2∶1的最佳反应条件下,酯化率为63.2%。

Fe^(3+)、Ce^(4+)掺杂改性对SO_4^(2-)/TiO_2固体超强酸催化尿囊素催化性能的研究

采用液相浸渍的方法对SO42-/TiO2进行Fe、Ce双元素掺杂改性,以合成尿囊素产率大小为判断标准,考察通过掺杂改性后的催化剂催化性能,优化制备催化剂的工艺条件。结果表明,当Ce4+:TiO2=0.06%、Fe3+:TiO2=0.2%,浸渍溶液是硫酸,浸渍浓度为0.66 mol.L-1,浸渍溶液的体积为15 mL/g,浸渍时间为20 h,焙烧温度540℃,焙烧时间3.4 h,尿囊素的产率最高,催化活性最佳,可重复使用4次以上,重复实验得到的尿囊素平均产率基本维持在65%左右。制得的尿囊素进行产品鉴定,符合工业标准。

固体超强酸SO_4^(2-)/Fe_2O_3催化甲基叔丁基醚与苯酚合成对叔丁基苯酚的研究

制备了固体超强酸催化剂SO42-/Fe2O3,并依照傅-克烷基化反应的原理,以对叔丁基苯酚的合成为探针反应,考察了硫酸浸渍浓度、焙烧温度等制备条件对SO42-/Fe2O3催化活性的影响.实验表明:制备催化剂的适宜条件为硫酸的浸渍浓度为0.5 mol.L-1,焙烧温度为550℃,活化时间4 h.利用优化条件下制备的催化剂SO42-/Fe2O3催化甲基叔丁基醚与苯酚的烷基化反应合成对叔丁基苯酚,在苯酚与甲基叔丁基醚的投料摩尔比为1∶2.0,催化剂的用量占反应物总投料质量的4%,反应时间为3 h,反应温度为90℃下,烷基化反应收率为80.8%.

SO_4^(2-)/Fe_2O_3固体超强酸的制备及光催化降解甲基橙的研究

采用沉淀-浸渍法制备SO24-/Fe2O3固体超强酸催化剂。通过单因素实验考察了SO24-/Fe2O3光降解甲基橙的效果。结果表明,固体超强酸SO24-/Fe2O3光催化降解甲基橙的最优反应条件是:溶液pH值为6,催化用量2g.L-1,甲基橙溶液初始浓度10mg.L-1,反应时间90min。在最优反应条件下,甲基橙的降解率可达90%以上。

SO_4^(2-)/Fe_2O_3-TiO_2光催化剂制备及对染料废水光活性研究

利用简单的水热反应法制备了固体超强酸光催化剂SO_4^(2-)/Fe_2O_3-TiO_2。样品经过X-射线粉末衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、红外光谱仪(IR)、失重差热量热仪(TGA/DSC)等测试手段进行了表征。在可见光照射下测试了该光催化剂对亚甲基蓝(MB)水溶液的光催化活性,探究了光催化剂用量和初始浓度对降解效率的影响。结果表明:该光催化剂主要由锐钛矿TiO_2和α-Fe_2O_3组成,SO_4^(2-)主要以螯合双配位方式结合在Fe_2O_3-TiO_2表面,S-O强烈的诱导效应使金属与氧(M-O)键上的电子云强度偏移,导致产生L酸中心,同时也具有B-酸能力,这些有利于污染物的降解。300℃焙烧的样品具有更高的脱色效率,在亚甲基蓝初始浓度为6mg/L和催化剂用量为0.6g/L时,脱色效率达到92.2%。SO_4^(2-)/Fe_2O_3-TiO_2光催化剂可以应用于染料废水的净化处理中。

固体超强酸Ni/SO_4^(2-)-SnO_2催化α-蒎烯水合反应的研究

引入镍离子制备出新型固体超强酸Ni/SO42--SnO2,以该固体酸催化α-蒎烯水合反应制备α-松油醇,考察影响水合反应的因素,得到水合反应最适宜的条件为:n(α-蒎烯)∶n(一氯乙酸)∶n(H2O)=1∶1∶2,反应温度70°C,反应时间10h,催化剂用量为α-蒎烯质量的6%。在该反应条件下,α-蒎烯转化率为100%,α-松油醇选择性为73.3%;与未添加Ni的固体超强酸SO24-/SnO2相比表明,Ni的引入能明显提高催化剂在水合反应中的活性和选择性。

利用硫酸盐还原菌去除矿山废水中污染物试验研究

以葡萄糖及豆奶粉为碳氮源,采用不控制温度及pH的方式,在厌氧条件下探究不同m(COD)/m(SO42-)、HRT和进水Fe2+负荷对硫酸盐还原菌处理酸性矿山废水效果的影响。结果表明,在进水pH为3.0左右,水温为26～27℃,进水Fe2+的质量度低于450mg/L,m(COD)/m(SO42-)大于1.5的条件下,SO42-去除效果稳定,平均去除率在80%以上;而m(COD)/m(SO42-)大于2.0时,COD有较好的降解效果,Fe2+平均去除率在90%以上,重金属的平均去除率在99%以上。

固体超强酸催化合成马来酸二丁酯的研究

研究了用固体超强酸SO_4^(2-)/Fe_2O_3-TiO_2为催化剂,由马来酸和正丁醇反应合成马来酸二丁酯的最佳工艺条件。结果表明,当n(酸):n(醇)=1:3.5,催化剂用量为马来酸质量的5%,带水剂环己烷为15ml(马来酸用量为0.1mol时),反应时间为3h,酯的产率可达96%。该工艺产率高,反应时间短,无腐蚀无污染。

可见光-芬顿降解甲基橙效果的正交试验研究

在节能灯光照条件下,Fe2+/C2O42-/H2O2体系对甲基橙具有较好的降解效果,并通过正交试验得出降解1 000 mL 100 mg/L甲基橙溶液的最佳条件是:H2O2浓度为7.8 mmol/L,Fe2+浓度为0.8 mmol/L,草酸钠浓度为74.6 mmol/L,反应时间60 min。

硫酸盐还原菌分离及其处理煤矿酸性废水工艺的实验研究

针对煤矿酸性废水直接排放污染水资源的问题,试验选用污泥样作为筛选样品富集硫酸盐还原菌,采用稀释涂布-叠皿夹层厌氧培养法分离纯化SRB,研究了SRB对煤矿酸性废水中Fe2+和SO42-的去除效果。试验结果表明:分离纯化得到的SRB符合典型的"S"型生长曲线,SRB的最佳生长条件为34℃、p H为7、70%乳酸钠作为碳源。综合比较接种不同量SRB对煤矿酸性废水的处理效果可知,接种10%SRB的处理效果较好,接种时间为5d时对煤矿酸性废水中SO42-和Fe2+的去除率分别为74. 71%和99. 18%。