固体酸SO42-/ZrO2催化果糖制备5-羟甲基糠醛

通过共沉淀-浸渍法制备了SO_(4)^(2-)/ZrO_(2)固体酸催化剂,探究了5种不同焙烧温度(450~650℃)对催化剂活性的影响,并采用X射线衍射(XRD)、透射电镜(TEM)、傅里叶红外光谱(FT-IR)等表征手段对催化剂的结构及理化性质进行了分析。研究表明:当焙烧温度高于450℃时,固体酸SO_(4)^(2-)/ZrO_(2)在2θ为30.1°均存在较为明显的四方相晶体结构;随着焙烧温度的升高,催化剂的孔径存在一定程度的增大,但比表面积总体呈降低趋势,酸强度也存在一定程度的降低。在焙烧温度为550℃焙烧3 h时制备的固体酸SZ-550表现出较好的催化性能,用于催化果糖脱水制备5-羟甲基糠醛(5-HMF)时,在反应温度为120℃,反应时间为90 min,催化剂用量为30 mg的最佳反应条件下,以二甲基亚砜(DMSO)为反应溶剂,果糖转化率为99.91%,5-HMF的得率为76.01%。XRD分析结果表明:固体酸SO_(4)^(2-)/ZrO_(2)明显的四方相ZrO_(2)结构是其表现出较高催化活性的原因之一。

介孔SO42-/ZrO2的制备、表征及其催化煎炸废油合成生物柴油

采用溶胶凝胶法,使用十六烷基三甲基溴化氨(CTAB)为模板剂,正丙醇锆为锆源,(NH4)2SO4为硫化剂,经不同温度(400~600℃)煅烧制备介孔SO42-/ZrO2固体超强酸。并利用氨程序升温脱附(NH3-TPD)、傅里叶红外光谱(FT-IR)、N2物理吸脱附(BET)、X射线衍射(XRD)和透射电子显微镜(TEM)对样品结构进行表征。结果显示:当煅烧温度为500℃时制备的催化剂出现明显的四方晶相,随着煅烧温度的升高,催化剂的比表面积先增加后减小,500℃时最大,比表面积为130 m2/g,孔径为3.3 nm;TEM显示所制备的催化剂均具有蠕虫状介孔结构;NH3-TPD曲线显示所制备的催化剂均具有超强酸性,500℃时酸量最大,为22 cm3/g STP。将该催化剂用于煎炸废油和甲醇酯交换制备生物柴油试验,发现500℃煅烧的催化剂具有较高的催化活性,于190℃下反应8 h生物柴油收率达到92.3%。催化剂重复利用5次后,生物柴油收率仍能达到76.3%。

纳米固体超强酸SO42-/ZrO2催化合成2,4-甲苯二氨基甲酸甲酯

成功的制备了纳米固体超强酸SO42-/ZrO2,并对其进行了表征。发现制得的固体粒子的平均粒度在23nm左右。并用于催化TDC的合成,并对反应条件进行了讨论,得到最优的反应条件,原料配比n(TDA):n(DMC)=1:20的条件下,反应6h,反应温度为150℃,催化剂的用量为纳米固体超强酸SO42-/ZrO2与TDA的摩尔比为2.5:100。反应的选择性高达63.46%。

SO42-/ZrO2固体超强酸催化剂的研究进展

硫酸氧化锆(SO42-/ZrO2)是一种具有超强酸性,高机械强度,用途广泛的催化剂,具有良好的发展前景。本文综述了SO42-/ZrO2型固体超强酸催化剂的成酸机理和合成方法,详细介绍了通过增大比表面积、引入金属组分、改变促进剂的方法对催化剂改性以及在应用方面的研究进展,展望了硫酸氧化锆今后的研究方向。

Pt和Al_2O_3改性SO_4^(2-)/ZrO_2正己烷异构化反应性能

在保持其他制备条件,如pH、干燥条件、焙烧温度、Pt的浸渍条件以及Al2O3和Pt的含量相同的情况下,通过Al的不同引入方法,即共沉淀法(CP)、成型法(SH)、悬浮法(SU)和混和法(MI),制备了4种Pt-SO42-/ZrO2-Al2O3(PSZA)催化剂。使用N2吸附和微库仑仪分析了催化剂的组织结构和硫含量。分别使用X射线光散射仪(XRD)、H2程序升温还原(TPR)及NH3程序升温解析(TPD)研究了催化剂的晶相结构、氧化还原性质和表面酸性质。在固定床反应器上考察了反应温度对催化剂正己烷异构化反应的影响和异构化产物分布。成型法催化剂仅探测到四方晶相,表明该种Al的引入方法延缓了四方相转为单斜相;并且成型法催化剂具有一个强的最低的TPR还原峰温度,表明Al的成型引入法增强了硫的还原。催化考评结果表明成型法催化剂具有最高的催化性能。催化剂的物化表征结果表明了催化活性同催化剂的氧化还原性质关联较好,而同硫含量、酸强度及强酸位数量关联性不好。实验结果表明Al的引入方式对于PSZA催化剂在正己烷异构化中具有高催化活性非常关键。

稀土固体超强酸SO4^2-／ZrO2-SnO2-Nd2O3的制备及催化合成乙酸松油酯

采用分沉淀-共浸渍法制备了新型稀土固体超强酸SO42-/ZrO2-SnO2-Nd2O3,利用IR、TG-DTA、XRD测试技术表征了催化剂的物化性质,并用于催化乙酸酐和松油醇合成乙酸松油酯,显示了良好的反应活性和重复使用性。对反应条件进行优化的结果表明,n(松油醇)∶n(乙酸酐)=1∶1.5,反应温度50℃,反应时间5 h,催化剂用量占松油醇质量分数的2%,在此反应条件下松油醇的转化率为93%左右,产物中乙酸松油酯的含量为88%。催化剂失活主要原因是由于有机物在表面吸附,通过无水乙醇洗涤,干燥,即可再生。

制备条件对固体超强酸Pt-SO_4^(2-)/ZrO_2-Al_2O_3异构化性能的影响

为了考察复合载体固体超强酸催化剂的异构化性能,研究了Pt-SO42-/ZrO2-Al2O3催化剂的制备条件,并以正戊烷异构化为探针反应,在高压微反-色谱联合装置上进行了实验。考察了焙烧温度、Al2O3质量分数、硫酸溶液浓度、Pt质量分数、活化温度等制备条件对催化剂性能的影响,采用XRD,BET,FT-IR等手段进行表征。结果表明,最佳制备条件为Al2O3质量分数5%,硫酸浸渍液浓度0.5 mol/L,Pt质量分数0.10%,650℃焙烧,300℃活化,所制备的催化剂在220℃时异戊烷收率达61.3%。该催化剂制备简单,绿色环保,具有工业应用潜力。

SO_4^(2-)/ZrO_2催化氢还原碱木质素的抗氧化性能

采用自制SO42-/ZrO2固体酸催化剂,在氢还原体系中对碱木质素进行活化,以化学法对活化前、后碱木质素的官能团含量进行定量分析,利用DPPH自由基清除率、超氧阴离子自由基清除能力和还原力对碱木质素的抗氧化性能进行评价。结果表明,活化后碱木质素的总羟基和酚羟基含量分别达到9.39%和3.32%,较反应前提高55.98%和15.28%;碱木质素在浓度为0.005~0.160 mg/mL范围内,对DPPH自由基有较强的清除能力,活化后碱木质素对自由基清除率可达80.56%,较反应前提高4.61%;碱木质素在浓度为0.0025~0.080 mg/mL范围内,对超氧阴离子清除能力较弱;碱木质素在浓度0.002~0.060 mg/mL范围内,活化后碱木质素的还原力较活化前有所提高;碱木质素可以作为天然高分子抗氧化剂进行开发。

SO_4^(2-)/ZrO_2-Nd_2O_3固体酸的制备及其催化活性

以皮胶原纤维为模板剂,硫酸锆为锆源,掺杂稀土Nd元素制备SO42-/Zr O2-Nd2O3固体酸。通过TG、XRD、FT-IR、SEM以及N2吸附脱附分析等表征了制备条件对SO42-/Zr O2-Nd2O3固体酸结构的影响。结果表明,SO42-/Zr O2-Nd2O3固体酸较好地保持了模板的纤维结构,添加稀土Nd元素能有效抑制晶粒增长,Zr O2-Nd2O3晶粒尺寸为5.1~11.6 nm,比表面积为63.96 m2/g;以乙酸和正丁醇的酯化反应为模型反应考察SO42-/Zr O2-Nd2O3固体酸的催化活性,催化剂活性较高,重复使用5次,乙酸的转化率仍可达到85%,表现出较好的重复使用性,具有一定的工业应用前景。

固体酸SO_4^(2-)/ZrO_2催化蔗糖制备乙酰丙酸乙酯

采用沉淀-浸渍法制备了一系列不同焙烧温度的SO42-/ZrO2固体酸催化剂,考察了其催化转化蔗糖制备乙酰丙酸乙酯的反应活性。反应过程条件如催化剂用量、反应温度、反应时间以及催化剂重复使用对产物得率的影响进行了研究。结果表明合适的工艺条件为:催化剂焙烧温度600℃、催化剂添加的质量分数为2.5%、反应温度200℃和反应时间2 h。该条件下蔗糖几乎完全转化,乙酰丙酸乙酯得率(摩尔分数)最高达36.6%。回收的SO42-/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。X射线衍射仪(XRD)和NH3-程序升温脱附法(NH3-TPD)分析表明,随着重复使用次数的增加,SO42-/ZrO2的晶形结构基本保持不变,酸强度和总酸量稍微有所下降,主要酸性仍保留。本研究为生物质基化学品乙酰丙酸乙酯的制备提供了一条有效的、环境友好的途径。

SO_4^(2-)/ZrO_2固体酸催化神华煤直接液化反应性研究

通过间歇式加氢液化实验,考察了THN溶剂中液化温度、液化时间、氢气初压以及催化剂用量等反应条件对SO42-/ZrO2固体酸催化神华煤液化性能的影响,并基于产物分布和IR光谱表征,探讨了SO42-/ZrO2固体酸催化神华煤液化反应性及催化作用。结果表明,提高液化温度有利于煤催化加氢裂解,提高转化率和油气收率;增大氢气压力能够促进煤向沥青烯与前沥青烯等中间产物转化,但不利于生成液化油气;延长反应时间有利于前沥青烯加氢裂解,提高液化油气收率;SO42-/ZrO2固体酸的催化作用主要表现为对煤大分子结构的催化裂解,转化率和油气收率随催化剂用量增加而增大。此外,提高液化温度和氢气初压有利于含氧结构转化。

Pt-SO_4^(2-)/ZrO_2-Al_2O_3催化剂的制备及其催化正戊烷异构化性能

制备了Pt-SO42-/ZrO2-A l2O3固体超强酸催化剂,采用XRD,TG-DTA,FT-IR,TPR,SEM,BET,ICP等表征方法对催化剂进行了表征。以正戊烷异构化反应为探针,在高压固定床-色谱联合装置上,评价了催化剂的活性,考察了空速v空、反应温度t、反应压力p和氢与正戊烷摩尔比对正戊烷异构化反应的影响。在t=200℃,p=2.0 MPa,v空=1.5 h-1,n(氢)/n(正戊烷)=4∶1的条件下反应时,正戊烷转化率为72.9%,异戊烷收率为67.6%,异戊烷选择性为92.8%,液收率为94.8%。

Pt/Beta、Pt/SO_4^(2-)/ZrO_2和Pt/WO_3/ZrO_2催化剂上的正己烷异构化

通过引入钾(K)的方法调节Beta分子筛的酸性,考察了K负载量对Beta分子筛酸性的影响。制备了Pt/Beta、Pt/SO42-/ZrO2与Pt/WO3/ZrO23种不同类型的催化剂,考察了它们的正己烷异构化催化活性及酸性与孔道结构对其催化活性的影响。结果表明,催化剂的异构化催化活性与其酸强度和酸量有关,其中酸强度对异构化活性的影响更明显。而异构体产物的分布可能与催化剂的孔道结构及正己烷转化率有关,而与催化剂酸性无直接关联。具有合适孔径的催化剂对多支链烷烃的生成更有利,异构化反应可能是受动力学限制的择形反应。

固体酸催化剂SO_4^(2-)/ZrO_2催化木糖制备呋喃甲醛的研究

为了使呋喃甲醛的制备过程绿色化,以ZrOCl2为原料,利用沉淀-浸渍法初步制备了SO42-/ZrO2固体酸,并应用于催化木糖制备呋喃甲醛的反应。采用L9(34)正交试验确定了适宜的反应条件:木糖质量浓度10 g/L、催化剂用量20 g/L、反应温度220℃、反应时间3 h。之后采用单因素试验考察了催化剂制备条件对呋喃甲醛产率的影响。得到的催化剂最佳制备条件为:H2SO4浸渍浓度1.0 mol/L、焙烧温度550℃、焙烧时间5 h,呋喃甲醛产率达最大值47%。实验结果表明:SO42-/ZrO2固体酸在催化木糖制备呋喃甲醛方面,具有较大发展潜力。

SO_4^(2-)/ZrO_2固体酸的制备及其对柠檬酸酯化反应的催化性能

以皮胶原纤维为模板制备了SO42-/ZrO2固体酸.通过扫描电镜(SEM)、傅里叶红外光谱(FT-IR)、X-射线光电子能谱(XPS)、氨气程序升温脱附(TPD)、X-射线衍射(XRD)、比表面积和孔径分析等对SO42-/ZrO2固体酸的结构和物理性能进行了表征.结果表明,SO42-/ZrO2较完整地保持了胶原纤维的纤维状结构.SO42-在ZrO2的表面进行了配位螯合,形成了固体超强酸.随着热处理温度的升高,SO42-/ZrO2的比表面积和平均孔径下降,其中等强度酸性中心逐渐减弱,直至消失.在柠檬酸的酯化反应中,纤维状结构的SO42-/ZrO2固体酸表现出较高的催化活性,该催化剂具有较好的重复使用性.

SO_4^(2-)/ZrO_2型固体超强酸催化剂的改性

针对传统SO24-/ZrO2固体超强酸存在稳定性较差等缺点,通过添加α-Al2O3和偏钨酸铵对其进行改性,制备出复合氧化物固体超强酸SO42-/ZrO2-WO3-Al2O3(SWZA).为了获得催化性能高的SZWA催化剂,采用流动指示剂法测定改性催化剂的酸度,同时利用XRD,FTIR,TGA-DSC,SEM等多种现代物理方法对SWZA催化剂进行表征,研究了陈化温度、焙烧温度等制备条件以及Al2O3,WO3等不同金属氧化物的引入对产物催化性能的影响.实验结果表明:较低的陈化温度使催化剂表面易形成结晶中心,降低了质点的迁移速率,抑制了晶粒生长,易于生成小且规则的晶粒,使得到的催化剂具有较大的比表面积;在制备催化剂时,500℃的焙烧温度有利于ZrO2向四方晶型转化,增大了超强酸的比表面积;Al2O3的引入增加了超强酸的Lewis酸位,提高了催化剂的催化活性;WO3的引入对催化剂晶型具有定向诱导作用,延迟了ZrO2晶化,稳定了亚稳态的四方晶型,缓和了SO42-高温下分解流失的趋势.

SO_4^(2-)/ZrO_2固体超强酸的制备及表征

对传统沉淀-浸渍法制备SO42-/ZrO2(SZ)工艺进行了改进,探索用一步法制备SZ。分别以氯氧化锆(添加硫酸铵引入SO42-)和硫酸锆为锆源,以氨水为沉淀剂,经水解、水热、洗涤、干燥、焙烧制得高比表面积的SO42-/ZrO2。利用XRD、SEM、FT-IR、低温氮气吸附-脱附、Hamm ett指示剂法等进行结构及酸性的表征,研究了锆盐原料浓度、水解pH值、焙烧温度对SO42-/ZrO2性能影响。研究表明:水解pH值对SZ的比表面积影响最大;焙烧温度是制备SO42-/ZrO2固体超强酸的关键,当焙烧温度达到700℃时,负载SO42-的ZrO2才由无定形向单斜相和四方相转变,制得的SO42-/ZrO2显示出强酸性。

固体酸SO_4^(2-)/ZrO_2催化合成大豆油基多元醇

采用溶胶-凝胶-浸渍法制备SO42-/ZrO2固体酸催化剂,将其应用于环氧大豆油和甲醇的开环加成反应,系统考察了沉淀pH、H2SO4浸渍液浓度、焙烧温度对SO42-/ZrO2固体酸催化剂催化活性的影响。采用XRD、NH3-TPD、氮吸附等方法对SO42-/ZrO2催化剂的结构和表面酸性进行了表征。结果表明:催化剂的表面强酸位是促进开环加成反应得到大豆油基多元醇的催化活性中心。当沉淀pH为9,H2SO4浸渍液浓度为2 mol/L,焙烧温度为550℃时,催化剂表面具有更多的强酸中心,催化活性最高,110℃反应2 h后,环氧大豆油中环氧基团转化率大于98%,大豆油基多元醇的羟值(KOH)达到203.7 mg/g,且产物易与催化剂分离,简化了后处理过程。

SO_4^(2-)/ZrO_2催化葡萄糖水解制乙酰丙酸研究

用沉淀-浸渍法制备了SO42-/ZrO2固体酸催化剂并应用于葡萄糖水解制乙酰丙酸的反应。采用正交实验确定了适宜的反应条件。采用单因素实验考察了沉淀pH、硫酸浸渍液浓度、焙烧温度和焙烧时间对乙酰丙酸收率的影响。实验结果表明,适宜的反应条件是葡萄糖浓度为3g/L、催化剂用量为2g/L、反应温度为180℃、反应时间为6h;适宜的制备条件为:沉淀pH等于9、硫酸浸渍液浓度等于0.6mol/L、焙烧温度为500℃、焙烧时间为6h。

SO_4^(2-)/ZrO_2催化香料α-呋喃丙烯酸丁酯的合成

采用SO42-/ZrO2作催化剂,在无溶剂条件下,糠醛经Knoevenagel缩合和酯化反应一锅法合成了香料α-呋喃丙烯酸丁酯。结果表明,在糠醛0.1 mol,丙二酸0.1 mol,催化剂0.96 g,反应80 min条件下,糠醛与丙二酸发生Knoevenagel缩合得到α-呋喃丙烯酸,糠醛转化率99.1%;产物不经分离直接与0.13 mol丁醇酯化反应2 h合成了α-呋喃丙烯酸丁酯,产率92.5%,产物具有焦糖样甜香并兼有微弱水果香气。催化剂重复使用8次后活性无显著降低。