TiO_2基固体超强酸及其在光催化空气净化中的应用

介绍了光催化空气净化催化剂的制备、性能、结构等。总结了国内外关于固体超强酸光催化剂的研究 ,论述了SO2 -4/TiO2 超强酸光催化剂的研究结果 ,包括其制备。

ZrO_(2)作载体制备固体超强酸的研究进展

以ZrO_(2)为载体合成的固体超强酸催化剂(MoO_(3)/ZrO_(2)、WO_(3)/ZrO_(2)、SO_(4)^(2-)/ZrO_(2)等),在有机合成、石油炼制等领域具有广泛的应用。本文介绍了以ZrO_(2)为载体制备固体超强酸的方法,对固体酸的改性方法如负载金属氧化物、纳米材料、稀土金属等,以及固体酸在催化反应中的应用进展进行了综述,对固体超强酸的研究方向进行了展望,以期为该领域的相关研究提供参考。

射频等离子体改性制备S_(2)O_(2)-8/SnO_(2)-Al_(2)O_(3)固体超强酸催化剂的研究

采用低温陈化法制备S_(2)O_(2)-8/SnO_(2)-Al_(2)O_(3)固体超强酸催化剂,利用射频等离子体技术对其进行改性后催化L-酪氨酸与甲醇的酯化反应。利用Hammett指示剂法、XRD、HRTEM、BET、FT-IR、Py-IR和NH_(3)-TPD等对改性前后的催化剂进行表征。结果表明,经射频等离子体改性后的催化剂颗粒分散性更好、粒径更小(4.32 nm)、比表面积更大(104.4 m^(2)/g)、总酸量更高(142.9μmol/g)。在温度为180℃、压力为1 MPa的条件下,射频等离子体改性后的催化剂催化L-酪氨酸甲酯化反应6 h后L-酪氨酸甲酯产率可达92%。

SiO_2负载纳米级SO_4^(2-)/TiO_2固体超强酸催化合成对羟基苯甲酸丁酯

以对羟基苯甲酸和正丁醇为原料,SiO2负载纳米级SO42-/TiO2固体超强酸为催化剂催化合成对羟基苯甲酸丁酯,研究了对羟基苯甲酸丁酯的合成条件和催化剂的重复使用效果.实验结果显示:SiO2负载纳米级SO42-/TiO2固体超强酸是合成对羟基苯甲酸丁酯的良好催化剂,在最佳反应条件下,对羟基苯甲酸的转化率为98.6%,催化剂重复使用6次后,对羟基苯甲酸的转化率仍可达90.8%.

用复合固体超强酸SO_4^(2-)/TiO_2-Fe_2O_3催化剂光降解甲基橙

采用溶胶-凝胶法制备SO42-/TiO2-Fe2O3光催化降解催化剂,研究工艺条件对甲基橙水溶液脱色率的影响,确定催化剂的最佳再生方法。结果表明:在催化剂用量为2 g/L,溶液的pH值为6,初始质量浓度为10 mg/L,光距为12 cm,光照反应时间为2 h的最佳条件下,甲基橙的脱色率可大于96.8%;催化剂的最佳再生方法是先用浓度为0.5 mol/L的硫酸浸渍2 d,后在500℃下焙烧2 h。

TiO_2基固体超强酸的制备及光催化性能研究进展

介绍了TiO2基固体超强酸光催化剂的制备、光催化性能等,总结了国内外关于固体超强酸光催化剂的研究,结果表明,SO42-表面修饰使得TiO2光催化剂的结构和光催化性能显著改善,催化剂表面形成具有超强酸性质的L酸和B酸协同中心,比TiO2光催化剂有优异的光催化氧化活性、稳定性及抗湿性能。对TiO2基固体超强酸光催化剂的应用进行了展望。

固体超强酸S_2O_8^(2-)/TiO_2-ZrO_2催化合成三氟甲基硝基苯

以固体超强酸S2O82-/TiO2-ZrO2为催化剂,浓硝酸为硝化剂对三氟甲苯进行硝化,考察催化剂的制备条件对催化活性的影响,以及反应时间、催化剂用量等因素对硝化反应的影响.结果表明:将TiO2-ZrO2用0.75 mol/L(NH4)2S2O8溶液浸泡12 h,并在600℃条件下焙烧3 h,可得到较高的催化活性;当固体超强酸催化剂S2O82-/TiO2-ZrO2用量为三氟甲苯质量的15%,反应4 h,三氟甲苯的转化率可达68.7%以上;催化剂具有较好的重复使用性能.

固体超强酸SO_4^(2-)/TiO_2/La^(3+)催化合成二甲基丙烯酸丁二醇酯

以自制稀土改性固体超强酸SO2-4/TiO2/La3+为催化剂,高效合成了二甲基丙烯酸丁二醇酯。比较了不同催化剂的催化活性,并考察了固体酸的制备条件及酯化反应条件对催化活性的影响,得到最佳合成条件为:SO2-4/TiO2/La3+于500℃下活化3h,n(酸)∶n(醇)=2 8∶1,阻聚剂、催化剂质量分数分别为1 0%和1 2%,反应温度维持在120℃左右反应2h左右,酯化率可达92 0%。

磁性纳米固体超强酸SO_4^(2-)/TiO_2催化合成二芳基乙烷的研究

研究了以磁性纳米固体超强酸SO42-/TiO2为催化剂,以二甲苯和苯乙烯为原料合成二芳基乙烷的反应。探讨了固体超强酸制备过程中浸泡液的浓度、焙烧温度对二芳基乙烷产率的影响。结果表明,硫酸的浓度为1.0 mol/L,焙烧温度为550℃制得的催化剂合成二芳基乙烷催化活性最好;在原料苯乙烯与二甲苯摩尔比为1∶7.5,催化剂用量为1.5%(总投料质量百分比),反应时间为3 h,反应温度140℃时,产率可达94.5%,比浓硫酸催化产率提高了25%左右,为实现二芳基乙烷的绿色生产技术提供了依据。

稀土固体超强酸SO_4^(2-)/TiO_2/La^(3+)催化合成邻苯二甲酸二(2-乙基)己酯

以稀土固体超强酸SO42-/TiO2/La3+为催化剂,邻苯二甲酸酐和2 乙基己醇为原料,合成邻苯二甲酸二(2 乙基)己酯,考察了影响反应的因素。结果表明,醇∶苯酐(质量比)=2.5∶1,催化剂用量为苯酐的5%,反应时间2 5h时,酯化率可达92.7%。

复合固体超强酸SO_4^(2-)/ZrO_2-TiO_2催化合成己二酸二(2-乙基)己酯

以复合固体超强酸SO42-/ZrO2-TiO2为催化剂合成了己二酸二(2-乙基)己酯,考察了催化剂用量、酸醇投料比和反应温度对反应的影响。结果表明,最佳合成工艺条件为:催化剂用量为1.5%(占总投料量质量分数)、酸醇投料比为n(己二酸)∶n(2-EH)=1∶2.5、反应温度195～200℃、反应时间2.5 h,此时产品收率达97.6%。催化剂可重复使用6次,再生容易。

固体超强酸SO_4^(2-)/TiO_2催化合成三羟甲基丙烷三丙烯酸酯

以丙烯酸、三羟甲基丙烷为原料,采用自制固体超强酸SO24-/TiO2为催化剂直接酯化法合成了三羟甲基丙烷三丙烯酸酯,研究了原料配比、反应时间、催化剂用量等因素对酯化反应的影响,比较了不同催化剂和阻聚剂的催化活性及阻聚性能,得到最佳合成条件为:催化剂的质量分数为丙烯酸质量的5%,醇酸摩尔比为1∶3.8,反应时间为6 h,酯化率可达97以上。

固体超强酸SO_4^(2-)/ZrO_2-TiO_2催化合成马来酸二(2-乙基)己酯

采用复合固体超强酸SO42-/ZrO2-TiO2为催化剂、马来酸酐和2-乙基己醇为原料合成了马来酸二(2-乙基)己酯。确定了最佳合成工艺条件为:催化剂用量(占总投料量质量分数)为1.2%-1.5%、酐醇摩尔比为1∶2.5、反应温度145℃、反应压力低于1.5 kPa、反应时间2.0 h,此时产品收率达96.7%。催化剂可重复使用5次,再生容易。

固体超强酸S_2O_8^(2-)/TiO_2-ZrO_2催化合成对羟基苯甲酸正丁酯

以固体超强酸S_2O_8^(2-)/TiO_2-ZrO_2为催化剂合成了对羟基苯甲酸正丁酯,考察了催化剂制备条件对催化活性的影响,以及酸醇摩尔比、反应时间、催化剂用量诸因素对酯化率的影响。实验表明,S_2O_8(2-)-/TiO_2-ZrO_2具有良好的催化活性和选择性,用0.75 mol/L(NH_4)_2S_2O_8的溶液浸渍TiO_2-ZrO_2,过滤后于550℃下焙烧3 h,得到的催化剂活性最高;当酸醇摩尔比为1:3,反应时间为4h,催化剂用量占反应物总量的1.5％时,酯化率可达94.5％以上。

纳米固体超强酸SO_4^(2-)/TiO_2催化合成对氨基苯甲酸乙酯

目的:研究一种合成对氨基苯甲酸乙酯的新方法。方法:以固体超强酸SO42-/TiO2为催化剂,催化对氨基苯甲酸和乙醇发生酯化反应,合成对氨基苯甲酸乙酯。结果:在固体超强酸SO42-/TiO2催化作用下,对氨基苯甲酸和乙醇发生酯化反应生成对氨基苯甲酸乙酯。当酯化反应反应时间为40分钟,催化剂质量为对氨基苯甲酸质量的7%时,酸质量和醇体积比值为2:25时,对氨基苯甲酸乙酯产率达92.8%。而且催化剂重复使用效果好。结论:该合成方法比传统方法具有产率高,反应平稳快速,催化剂容易分离,环境污染少等优点。

复合固体超强酸SO_4^(2-)/ZrO_2-TiO_2催化合成邻苯二甲酸二(2-乙基己酯)

以复合固体超强酸SO42-/ZrO2-TiO2为催化剂合成了邻苯二甲酸二(2-乙基)己酯(DOP),考察了催化剂用量、投料比和反应终点温度对反应的影响,用傅立叶变换红外光谱对产品进行了结构表征。结果表明,该工艺优化条件为:催化剂用量为总投料量为0.6%(质量分数),投料比n(苯酐)∶n(2-乙基己醇)为1∶(2.3～2.4),反应终点温度205～215℃,反应时间2.3h,酯化率达99.5%以上,产品质量达到或超过国家优级品标准,催化剂可重复使用5次,酯化率仍在99%以上,无腐蚀,环境污染小,催化剂再生容易。

Pt-SO_(4)^(2-)/ZrO_(2)-WO_(3)固体超强酸催化剂的制备及其异构化性能评价

在Pt-SO_(4)^(2-)/ZrO_(2)固体超强酸中引入WO_(3)制备了Pt-SO_(4)^(2-)/ZrO_(2)-WO_(3)固体超强酸催化剂,采用N 2吸附-脱附、XRD、TPD、TPR和Py-IR等手段对所制备催化剂进行了分析表征;在5 mL连续固定床反应装置上,考察了WO_(3)含量对Pt-SO_(4)^(2-)/ZrO_(2)-WO_(3)催化剂作用下正己烷临氢异构化反应活性的影响。结果表明:WO_(3)的引入能够显著调节Pt-SO_(4)^(2-)/ZrO_(2)-WO_(3)催化剂中四方晶相ZrO_(2)含量、比表面积、孔体积、平均孔径和酸量等,使暴露在催化剂表面的活性中心明显增加;在反应温度240℃、反应压力2.0 MPa、体积空速1.0 h-1、氢气/正己烷体积比600的条件下,WO_(3)质量分数16%的Pt-SO_(4)^(2-)/ZrO_(2)-WO_(3)催化剂的异构化活性最高,正己烷转化率为82.27%,异构化率为81.32%,二甲基丁烷选择性为34.28%。

稀土固体超强酸SO_4^(2-)/TiO_2/Sm^(3+)催化合成二芳基乙烷的研究

二甲苯和苯乙烯的混合物,在稀土固体超强酸SO2 -4/TiO2 /Sm3 + 的催化下发生傅-克烷基化反应,合成二芳基乙烷。研究了催化剂的催化性能,同时考察了影响合成反应的因素。结果表明,稀土固体超强酸SO2 -4/TiO2 /Sm3 + 具有催化性能高,性能稳定和连续催化活性基本保持不变的优点,而且生产过程简单,无腐蚀,无废水污染。

固体超强酸SO_4^(2-)/TiO_2催化合成壬基二苯胺

以固体超强酸SO42-/TiO2为催化剂,通过二苯胺与壬烯发生烷基化反应制备抗氧剂壬基二苯胺。研究了固体超强酸的煅烧温度、催化剂量、壬烯与二苯胺的比例、反应温度、反应时间和催化剂稳定性对二苯胺的转化率和二壬基二苯胺选择性的影响。结果表明,当固体超强酸的煅烧温度为550℃、催化剂量为3.50g、壬烯为15.12g、二苯胺为5.07g、反应温度为140℃时,反应12h,二苯胺的转化率达到97.3%,目标产物二壬基二苯胺的选择性为86.4%。催化剂重复使用6次,二苯胺的转化率仍达到92.3%,二壬基二苯胺的选择性为80.2%。催化剂失活的主要原因为积炭和SO42-的流失。

固体超强酸La^(3+)-SO_4^(2-)/TiO_2-Fe_2O_3催化合成对羟基苯甲酸丁酯

以固体超强酸La3+-SO42-/TiO2-Fe2O3为催化剂合成了对羟基苯甲酸丁酯,考察了原料配比、催化剂用量、反应温度和反应时间等因素对产品收率的影响。试验结果表明:La3+-SO42-/TiO2-Fe2O3是合成对羟基苯甲酸丁酯的良好催化剂,当n(丁醇)/n(对羟基苯甲酸)=4.0,催化剂用量为对羟基苯甲酸质量的6%,反应温度120℃,反应时间4.0 h,对羟基苯甲酸丁酯的收率达到89.27%。