复合纳米固体超强酸SO_4^(2-)/ZrO_2-ZSM-5的制备及应用研究

采用混合球磨法制备了纳米级复合固体超强酸SO42-/ZrO2-ZSM-5分子筛催化剂,研究了其对冰醋酸酸和正戊醇酯化反应的催化作用,确定了反应的最佳条件:复合氧化物中m(ZSM-5/ZrO2)=4%,浸渍液H2SO4浓度为1.0moL/l,600℃焙烧3h,n(酸):n(醇)=1:1.4,催化剂用量为反应物料总质量的4.4%,在130℃下反应6h,冰乙酸的转化率达98.83%。并通过XRD、IR、流动Hammett指示剂法以及TEM法对催化剂进行了表征,该催化剂的酸强度为-12.70<Ho≤-11.99。

焙烧温度对SO_4^(2-)/ZrO_2-Dy_2O_3-HZSM-5催化性能的影响

运用Hammett指示剂法、比表面测定技术、XRD、SEM和TGA等多种表征手段研究了焙烧温度对SO2 4/ZrO2 Dy2 O3 HZSM 5催化性能的影响。研究结果表明 ,5 5 0℃下焙烧制得的催化剂具有较强的酸性、较大的比表面积和较高的SO2 4含量 ,催化剂中的ZrO2 主要呈四方晶相。

SO_4^(2-)/ZrO_2-SBA-15催化剂合成条件研究

以介孔分子筛SBA-15为载体,利用溶胶-凝胶法,在SBA-15的合成过程中引入活性组分SO42-/ZrO2,得到了含有SO42-/ZrO2的SBA-15介孔固体酸催化剂SO42-/ZrO2-SBA-15。以乙酸正丁酯的合成为探针反应,考察了SO42-/ZrO2的合成条件及负载型催化剂SO24-/ZrO2-SBA-15合成条件对催化剂催化活性的影响。确定催化剂的合成条件为:m(模板剂)∶m(去离子水)∶m[盐酸(质量分数为36%)]∶m(正硅酸乙酯)∶m(八水氧氯化锆)=4.0∶98.0∶25.1∶8.48∶5.6;搅拌温度为40℃;加入硅源,搅拌20 h后,加入八水氧氯化锆;焙烧温度为650℃;硫酸溶液的浓度为3 mol/L。负载型催化剂制备过程中,滴加氨水后最佳的pH为9~10,在介孔分子筛合成过程中引入超强酸所得的催化剂活性最高。

固体超强酸SO_4^(2-)/ZrO_2/La_2O_3-HZSM-5的制备和性能

引入稀土元素镧并以HZSM-5分子筛担载,制备得固体超强酸催化剂SO_4^(2-)/ZrO_2/La_2O_3-HZSM-5(SZLH),利用FTIR、TEM、SEM、BET等分析测试对催化剂结构进行表征,以癸二酸二丁酯合成反应为模型反应,考察催化剂组成及制备条件对催化性能影响。结果表明,引入镧元素和HZSM-5分子筛可增强SO_4^(2-)/ZrO_2固体超强酸催化剂稳定性和使用寿命,提高催化活性。La^(3+)浸渍浓度为0.07 mol/L,500℃焙烧3h所得催化剂活性最好,在催化癸二酸二丁酯的反应中酯化率可达96.5%,具有良好的重复使用和再生能力。

绿色催化剂SO^2-4／ZrO22／ZSM-5用于催化合成氯乙酸异丁酯的研究

采用共沉淀一浸渍法制备了固体超强酸SO^2-4／ZrO22／ZSM-5，以氯乙酸和异丁醇为原料，SO^2-4／ZrO22／ZSM-5为催化剂，合成氟乙酸异丁酯。探讨了原料醇酸摩尔比、反应时间、催化剂用量、催化剂重复使用性等工艺条件对酯化反应的影响。结果表明：在氯乙酸用量0．25mol，醇酸摩尔比1．5，催化剂1g，带水剂环己烷12mL，反应时间2h的反应条件下，酯化率可达99．12％。催化剂重复使用6次以上，催化活性基本不变。该催化剂具有催化活性高、不污染环境、可重复使用等优点。

SO_4^(2-)/ZrO_2/β催化合成氯乙酸异戊酯的研究

采用共沉淀-浸渍法制备了固体超强酸SO24-/ZrO2/β,以氯乙酸和异戊醇为原料,SO24-/ZrO2/β为催化剂,合成氯乙酸异戊酯。考察了带水剂的选择、带水剂用量、醇酸摩尔比、催化剂用量、催化剂重复使用性等反应条件对酯化率的影响。结果表明,在醇酸摩尔比为1.5∶1,氯乙酸用量为0.15 mol,催化剂用量为0.6 g,带水剂用量为10 mL,反应时间为100 min的条件下,酯化率达99.53%,催化剂重复使用6次,催化剂仍具有较高活性,表明SO42-/ZrO2/β催化剂具有良好的催化活性,可广泛应用。

SO_4^(2-)/ZrO_2介孔氧化物的合成及表征

以十二烷基硫酸钠(SDS)为模板剂,乙二胺为碱介质,水热法合成ZrO2介孔材料。焙烧之后,在不同浓度的硫酸溶液中浸渍反应,得到SO42-/ZrO2介孔氧化物。研究结果表明,当n(Zr)︰n(SDS)︰n(H2NCH2CH2NH2)︰n(H2O)=1.0︰1.0︰1.6︰200,反应温度为60℃时,所合成的介孔氧化物在0.5 mol.L-1 H2SO4溶液中浸渍3.5 h,550℃焙烧2 h,产物的酸量为1.905 4 mmol.g-1。

棉秆水热法制备5-羟甲基糠醛的动力学研究

为了提高生物质中纤维素的降解率和5-羟甲基糠醛(5-hydroxymethylfurfural,5-HMF)的产率,对棉杆水热法降解生成5-HMF的过程进行了研究。通过分析各因素对纤维素降解和5-HMF合成的影响,确定最佳操作工艺条件;在催化剂SO42-/ZrO2存在与不存在时,对棉秆水热法制备5-HMF的过程进行了动力学分析。研究结果表明,催化剂SO42-/ZrO2添加质量分数为20%,在230℃下反应90 min时,纤维素降解率可达94.43%,5-HMF产率可达25.3%,相同条件下较无催化剂可提高79.4%。动力学研究表明催化剂SO42-/ZrO2对纤维素降解和5-HMF合成都具有正向催化效果。加入催化剂后,纤维素降解反应活化能由106.0 kJ·mol-1降低至96.7 kJ·mol-1,5-HMF合成反应活化能由119.4 kJ·mol-1降低至84.2 kJ·mol-1。