SO_4^(2-)/TiO_2/膨润土催化合成氯乙酸异丁酯的研究

以低廉的膨润土为载体原料,采用浸渍法制备了固体超强酸SO42-/TiO2/膨润土;再以氯乙酸和异丁醇为原料,SO42-/TiO2/膨润土为催化剂,催化合成了氯乙酸异丁酯。探讨了SO42-/TiO2/膨润土对酯化反应的催化活性,研究了原料醇酸摩尔比、反应时间、带水剂选择、带水剂用量、催化剂用量、催化剂重复使用性等反应条件对酯化反应的影响。结果表明:在氯乙酸用量为0.20mol,醇酸摩尔比为1.2∶1,催化剂用量为0.5g,反应时间为3h,带水剂环己烷用量为5mL时,酯化率可达99.27%,催化剂重复使用6次后仍具有较高活性。表明SO42-/TiO2/膨润土催化剂具有稳定的催化活性。

温度对TiO_2-膨润土紫外光降解十二烷基苯磺酸钠的影响

投加0.5‰的TiO2-膨润土光催化剂于浓度为20 mg/L的十二烷基苯磺酸钠(SDBS)溶液中,在紫外光照射下,在温度分别为10、20、30℃下,反应2 h后的溶液中的SDBS分别降解了86.0%,89.5%和90.5%,反应6 h后降解率分别达98.0%,98.8%和99.3%,可见温度对TiO2-膨润土复合光催化剂降解水溶液中的SDBS的影响不明显。溶液的COD值受温度影响较大,温度越高,COD值降低越多,在10、20、30℃条件下,反应6 h后溶液的COD值分别降低50.6%,58.1%和97.0%。TiO2-膨润土光催化剂降解水溶液中SDBS的反应为一级反应,符合Langmuir-Hinshelwood方程。同样条件下,环境温度由10℃增加到30℃时光催化反应速率常数由0.0105增大到0.0137,增加了30%。

钇掺杂TiO_2/膨润土复合光催化剂降解染料X-3B的研究

以膨润土为载体,钛酸四丁酯和氯化钇为原料,采用溶胶-凝胶法制备钇掺杂TiO2/膨润土纳米复合光催化剂,在太阳光照射下,通过染料活性艳红X-3B的降解反应,考察其光催化活性。实验结果表明:随着光照时间的延长,染料活性艳红X-3B的特征峰540nm强度逐渐减弱,2h后可彻底消失,脱色率达96.86%;染料活性艳红X-3B的降解速率随着外加氧化剂H2O2的增多而增大,但过量的H2O2也会抑制复合光催化剂的活性;在强酸和强碱条件下,染料活性艳红X-3B的降解率较高。

无机阴离子对TiO_2-膨润土紫外光降解SDBS的影响

TiO2-膨润土光催化降解水溶液中阴离子表面活性剂十二烷基苯磺酸钠(SDBS)的效率较高,Cl-、SO42-、NO3-、HCO3-、H2PO4-是水体中常见的阴离子,这些阴离子对降解效果的影响直接影响该技术的实际应用。分别投加36 mmol/L上述阴离子的钠盐到SDBS水溶液中,紫外光照射溶液2 h,比较投加与不投加的SDBS去除效果差异,结果表明:(1)水溶液中上述阴离子对TiO2-膨润土降解SDBS的效果都有不利影响,其中HCO3-影响最大,其次是H2PO4-,再次是NO3-,SO42-和Cl-。紫外光照射2 h后,投加HCO3-、H2PO4-、NO3-、SO42-、Cl-的水溶液中SDBS的浓度分别比不投加的高2.63倍、1.63倍、0.73倍、0.52倍和0.46倍。原因有三方面:这几种无机阴离子与有机分子竞争表面活性位置;在接近催化剂颗粒表面的地方产生高极性环境;溶液pH值的改变。(2)投加这些无机阴离子的溶液COD值比不投加的都高,反应2 h投加Cl-、SO42-、NO3-、HCO3-、H2PO4-分别比不投加的溶液COD值高6.62倍,0.26倍,0.03倍,0.29倍,0.45倍。

TiO_2-膨润土的投加量对光降解十二烷基苯磺酸钠的影响

在反应温度20℃、紫外光强度700～750μW/cm2、照射时间2h、电磁搅拌时间2h、溶液初始浓度20mg/L的实验条件下,TiO2-膨润土的投加量对光催化降解十二烷基苯磺酸钠(SDBS)的效果有影响:随着TiO2-膨润土投加量由0.01‰增加到0.5‰,SDBS的降解率逐渐提高,当投加量为0.5‰时,光催化降解率最高,达92%,以后随着投加量的增加(从0.5‰到6‰),降解效率反而下降。可见,最佳投加量为0.5‰。在相同实验条件下,投加0.17‰的TiO2(与0.5‰的TiO2-膨润土中含Ti量相同),SDBS的降解率只有40%。可见,相比TiO2,TiO2-膨润土具有投加量小,降解效率高的优点,更实用。

SO_4^(2-)/TiO_2/膨润土催化合成胡萝卜酸乙酯的研究

采取丙二酸与乙醇为原料,以廉价膨润土为载体通过共沉淀-浸渍法生成的固体超强酸SO_4^(2-)/Ti O_2/膨润土作为催化剂,催化合成胡萝卜酸乙酯。分别探究不同醇酸摩尔比、反应时间、带水剂选择、带水剂用量、催化剂用量以及重复性对反应酯化率的影响。结果显示,当丙二酸用量为0.10 mol,醇酸摩尔比为3:1,催化剂用量为1 g,反应时间为3 h,带水剂环己烷用量为5 m L时,酯化率可达90.39%,催化剂重复使用6次,催化剂仍具有较高活性。表明该催化剂的催化活性很好,可以被推广。

膨润土负载N/Ag共掺杂TiO2光催化剂的制备及光催化降解性能

采用溶胶-凝胶的方法,以硝酸银、钛酸四丁酯和尿素为主要实验原料,制备了膨润土负载N/Ag共掺杂半导体TiO2光催化剂.通过X射线衍射仪XRD、X射线光电子能谱XPS、扫描电镜SEM、透射电子显微镜TEM及能量弥散X射线谱图EDS对样品的晶相、掺杂成分进行测试和表征,并在可见光下进行亚甲基蓝溶液的降解实验.结果表明,氮元素以化学键形式存在TiO2晶格中,Ag元素则以纳米粒子单分散状态存在,催化剂的比表面积达到49.3 m^2/g,在用量为2.0g/L、光照时间为50 min、400℃焙烧所得催化剂对15 mg/L亚甲基蓝的降解效果最好,降解率可达到99.2%.

钆复合固体超强酸SO42-/TiO2-Gd2O3催化合成松香甘油酯

采用沉淀浸渍法制备了复合固体超强酸SO42-/TiO2-Gd2O3,并用以催化合成了松香甘油酯,利用Hammett指示剂法、傅立叶红外光谱(FT-IR)、X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)进行了催化剂性能表征。通过单因素实验、L9(34)正交试验优化出催化剂制备及酯化反应工艺条件为:硫酸浓度为0.5 mol/L、Gd质量分数为2%、焙烧温度450℃、焙烧时间3 h、催化剂SO42-/TiO2-Gd2O3质量分数为1.0%(以松香质量为基准)、酯化反应时间5 h。松香甘油酯的酸值为9.87 mgKOH/g,酯化率达94.13%。

光催化剂SO42-/TiO2和TiO2的光谱行为比较分析

光催化剂是指在光子激发的前提下,表现出催化作用的所有化学物质。例如,促进水与二氧化碳合成的叶绿素。首先介绍了什么是"光催化剂",其次以SO42-/TiO2、TiO2为切入点,围绕其光谱行为展开了一系列实验,最后结合实验现象和结果,深入分析了二者的光谱行为。

SO_4^(2-)/TiO_2催化纤维素水解制乙酰丙酸的研究

用沉淀-浸渍法制备了SO42-/TiO2固体酸催化剂,研究了不同制备条件如浸渍硫酸浓度、浸渍时间和焙烧温度对固体酸催化活性的影响。以SO42-/TiO2为催化剂催化纤维素水解制得乙酰丙酸,并探讨了反应温度、反应时间、催化剂投加量、固液比诸因素对产率的影响。实验表明反应温度220℃、时间15 min、催化剂投加量为m(纤维素)∶m(催化剂)=2∶1、固液比为1∶15时为较优的工艺条件,乙酰丙酸产率为25.51%。

用SiO2负载纳米级SO4^2-)/TiO2固体超强酸催化合成柠檬酸三正丁酯

用SiO2负载纳米级SO24-/TiO2固体超强酸为催化剂,对合成柠檬酸三正丁酯的条件和催化剂的重复使用效果进行了研究。在最佳反应条件下,柠檬酸的转化率98.1%,催化剂重复使用6次后的转化率仍高达90.5%。催化产物的气相色谱说明,该催化剂选择性好,无副产物生成,具有较好的应用前景。

SO_4^(2-)/TiO_2-SnO_2-Al-MCM-41固体超强酸的制备及其催化合成邻苯二甲酸二辛酯(DOP)

采用水热法合成了Al-MCM-41分子筛,并以此为载体,浸渍法合成了含钛和锡的SO42-/Ti O2-SnO2-Al-MCM-41分子筛型固体超强酸催化剂。通过XRD、FT-IR、SEM、TG-DTA、BET、NH3-TPD、酸强度测定等分析测试手段,表征了其介孔结构和表面性质。以邻苯二甲酸酐和异辛醇为原料合成邻苯二甲酸二辛酯(DOP)为探针反应,考察了催化剂制备条件对反应的影响。

坡缕石负载纳米SO_4^(2-)/TiO_2固体超强酸催化合成偏苯三酸三辛酯

以坡缕石(PGS)浸渍负载TiO2,H2SO4改性后制备了固体超强酸SO42-/TiO2-PGS,利用红外光谱、X射线粉末衍射、扫描电镜、比表面仪对催化剂结构进行了表征。用正交设计法探讨了SO42-/TiO2-PGS对合成偏苯三酸三辛酯的催化活性,实验结果表明,在油浴温度210℃,偏苯三酸酐和2-乙基己醇的摩尔比为1∶4.5,催化剂用量为总反应原料质量的3.7%,反应6 h酯化率可达94.15%。

固体酸SO_4^(2-)/TiO_2-ZrO_2催化制备乙酰丙酸的研究

以蔗糖为原料,固体SO42-/TiO2-ZrO2为催化剂,以水为溶剂制备乙酰丙酸。研究了浸渍用硫酸浓度和催化剂焙烧温度对催化剂活性的影响,并探讨了不同反应条件及催化剂重复使用次数对乙酰丙酸得率的影响。用XRD和NH3-TPD对使用前后的催化剂的结构和酸性进行了表征。实验结果表明,1.0 mol/L硫酸浓度浸渍,550℃焙烧3 h的催化剂活性较强。在催化剂投加量为1.0 g,反应温度为190℃的条件下反应1 h,乙酰丙酸摩尔得率高达50.0%。回收的SO42-/TiO2-ZrO2催化剂焙烧后在多次重复使用过程中仍然表现出较好的催化活性。

固体超强酸SO_4^(2-)/TiO_2-Al_2O_3的制备及其催化合成冰片

采用溶胶-凝胶法和浸渍法制备了系列SO_4^(2-)/TiO_2-Al_2O_3固体超强酸催化剂,运用XRD、NH_3-TPD、FT-IR、PyFTIR、XPS、SEM等技术手段,研究了复合催化剂材料的结构与性质,初步探讨了固体超强酸SO_4^(2-)/TiO_2-Al_2O_3催化剂的构效关系,得到适宜的催化剂制备条件为:n(TiO_2)/n(Al_2O_3)=1∶2、硫酸浸渍浓度1mol/L、催化剂焙烧温度500℃。考察了物料物质的量比、催化剂用量、反应时间等对催化合成冰片的影响。结果表明,在物料物质的量比为1∶0.4,催化剂用量为α-蒎烯质量的7%,采用程序升温方式(65℃-1h,75℃-4h,90℃-1h)加热的条件下,固体超强酸SO_4^(2-)/TiO_2-Al_2O_3催化剂的催化活性最高,α-蒎烯的转化率高达100%,龙脑的收率高达59.74%,SO_4^(2-)/TiO_2-Al_2O_3固体超强酸催化剂在重复使用6次的条件下,α-蒎烯的转化率均不变,龙脑的收率下降2.99%,催化剂的重复使用性良好。

γ-Al_2O_3负载纳米级SO_4^(2-)/TiO_2固体超强酸催化合成乙酸正丁酯

以自制γ-Al2O3负载纳米级SO42-/TiO2固体超强酸为催化剂,以冰醋酸和正丁醇为反应物,催化酯化合成乙酸正丁酯。考察了醇酸摩尔比、催化剂用量、反应时间对反应的影响,在最优反应条件下,乙酸的转化率达97.6%。催化剂重复使用6次后,乙酸的转化率仍高达90.1%。该催化剂选择性高,未发现有副产物生成。

固体超强酸SO_4^(2-)/TiO_2催化合成乙酰水杨酸

以固体超强酸SO_4^(2-)/TiO_2为催化剂,水杨酸和乙酸酐为原料合成乙酰水杨酸。研究了原料配比、催化剂用量、反应时间、反应温度的影响。结果表明,固定水杨酸质量为7.0 g时,乙酸酐为11.4 g,催化剂用量为0.8 g,反应时间为25 min,反应温度为80℃的条件下,乙酰水杨酸的收率为88.7%。催化剂重复使用5次收率还能够达到86.1%。

固体超强酸SO_4^(2-)/TiO_2催化合成利巴韦林缩合物研究

以1,2,4-三氮唑-3-羧酸甲酯和1,2,3,5-四-O-乙酰基-β-D-呋喃核糖为原料,在催化剂固体超强酸SO42-/TiO2的作用下得到了1-(2,3,5-三-O-乙酰基-β-D-呋喃核糖基)-1H-1,2,4-三唑-3-羧酸甲酯,简称利巴韦林缩合物。它是广谱抗病毒药物利巴韦林的重要中间体。通过对影响反应的多种因素进行研究以及反应条件的优化,结果表明:当催化剂为固体超强酸SO42-/TiO2、催化剂用量为12%、1,2,4-三氮唑-3-羧酸甲酯和1,2,3,5-四-O-乙酰基-β-D-呋喃核糖投料摩尔比为1.05:1、反应温度控制在100℃～110℃、反应时间为2h、甲醇重结晶,所得产物收率为87.0%,纯度99.5%(HPLC)。该反应方法催化剂易制备,催化效率较高,容易循环使用,不污染环境,有一定的再生能力,易从产品中除去,操作过程简便,产品色泽好、纯度高。

固体超强酸SO_4^(2-)/TiO_2在α-蒎烯合成紫苏葶中的应用研究

筛选出了用α-蒎烯三步法合成制紫苏葶的一种新型催化剂SO42-/TiO2型固体超强酸,得到催化剂制备的最适工艺条件为:硫酸浓度0.5mol/L、催化剂焙烧温度300℃、焙烧时间3h。用上述条件制备的催化剂催化桃金娘烯醛异构化制紫苏醛,得到最适工艺条件为:反应温度400℃、反应压力28kPa、空气流速12h-1。桃金娘烯醛的最高转化率达87.45%,紫苏醛的收率达41.29%,三步反应总转化率为33.49%。用IR、程序升温脱附(TPD)和BET比表面积对催化剂进行了表征,并将催化剂特性与它们的催化性能相关联。实验结果表明:SO42-/TiO2固体超强酸催化剂表面形成螯合配位;该催化剂的活性随其比表面积和总酸量的增加而增大。

SO_4^(2-)/TiO_2-ZrO_2复合氧化物固体酸催化剂的长叶烯芳构化催化性能

本工作用溶胶-凝胶法制备不同组成的SO42-/TiO2-ZrO2复合氧化物固体酸催化剂,用微型催化反应评价结合X-射线粉末衍射(XRD)、孔结构/BET表面积测试和NH3-程序升温脱附(NH3-TPD)等表征了SO42-/TiO2-ZrO2复合氧化物固体酸催化剂结构、表面酸性和长叶烯芳构化催化性能。复合氧化物固体酸SO42-/TiO2-ZrO2催化剂具有优良的长叶烯芳构化催化性能,并且其芳构化催化性能与催化剂组成和表面酸性密切相关。随催化剂中nZr/(nZr+nTi)增加,催化剂表面中等强度的酸中心量增加,芳构化产物选择性和收率明显增加,在nZr/(nZr+nTi)=0.5时达极大值。随nZr/(nZr+nTi)进一步增加,不仅催化剂表面酸中心量减少、原料转化率明显下降,而且催化剂酸强度增强,导致芳构化产物选择性和收率下降。催化长叶烯芳构化的二元复合氧化物固体酸SO42-/TiO2-ZrO2催化剂适宜的组成为nZr/(nZr+nTi)=0.5。