超微粒子复合固体超强酸催化剂的制备及其在酯化反应中的应用研究

摘要

伴随着绿色化学的倡导，“绿色催化”这一全新的理念摆在了我们面前。S042-／MxOy型固体超强酸由于具有易与反应体系分离、可连续化生产、可再生和重复使用、催化反应具有较高的选择性、热稳定性好、对设备无腐蚀、环境污染小等优点，在有机反应中得到了广泛的应用，是很有应用前景的环境友好型绿色催化剂，因而一直是催化剂研究的热点之一。但由于其催化活性等性能受制备方法的影响较大，通常需要对该类催化剂进行改性，同时需要将制备方法、反应条件等与催化性能关联，以获得性能较佳的固体超强酸催化剂。 近年来的研究表明，超微(纳米)粒子由于其特殊的表面性能，在用于催化剂材料时能获得性能大大改善的效果。因此，大力开展超微粒子催化剂的研究已成为当前乃至今后一段时期内催化领域的重要研究方向之一。 本文的出发点是集中超微粒子材料和固体超强酸的优点，将二者相结合，使超微粒子材料的制备应用于固体超强酸，系统地研究了这些固体超强酸催化剂催化酯化反应的情况。 本论文的主要工作为： 1．制备了固体超强酸S042-/Zr02、S042-／Fe203和S042-/Zr02-M003，考察了影响催化剂催化活性的各个制备因素，并比较了它们在乙酸丁酯合成反应中的催化活性及催化剂的重复使用性能。实验表明，三者的催化活性大小顺序为S042-／Zr02．M003>S042-／zr02>S042-/Fe203。 2．以乙酸戊酯的合成为目标反应，主要做了两方面的工作：①首次将自制的二元复合超微粒子固体超强酸S042-/Zr02-Ce02、S042-/Zr02-5A分子筛及S042-/Zr02．HzSM5应用于合成乙酸戊酯的的反应中；②首次制备了三元复合氧化物超微粒子固体超强酸S042-／Zr02．Si02．A1203，并将其应用于合成乙酸戊酯的反应。考察了各催化剂的制备方法、处理催化剂所用的浸渍液浓度、催化剂的焙烧温度和酯化反应的温度及时间、催化剂的用量等因素对催化剂性能的影响，找出了催化剂的最佳制备条件和最优的酯化反应条件，并考察了催化剂的重复使用性能。 3．以乙酸苄酯为目标反应，首次用复合分子筛的固体超强酸S042-/Zr02-丝光沸石(H型)及S042'／Zr02-HZSM5作催化剂，比较了三者的催化活性，找出了催化剂的最佳制备条件和最优的酯化反应条件。乙酸转化率最高者可达96．80％。 4．通过红外光谱(FT-IR)、X射线衍射(XRD)、透射电镜(TEM)以及Hammett酸标指示剂对固体超强酸催化剂的结构、形貌变化及其酸度进行了表征和分析。并对催化剂L酸及B酸的形成过程，催化剂的催化酯化机理与失活机理进行了初步的探讨。

目录

文摘

英文文摘

一.前言

二.实验部分1.催化剂的制备和表征

二.实验部分2.SO42-/MxOy型超微粒子固体超强酸催化合成乙酸丁酯的研究

二.实验部分3.复合超微粒子固体超强酸SO42--MoO3-ZrO2催化合成乙酸丁酯的研究

二.实验部分4.复合超微粒子固体超强酸SO42-/ZrO2-CeO2催化合成乙酸戊酯的研究

二.实验部分5.复合超微粒子固体超强酸SO42-/ZrO2-Al2O3-SiO2催化合成乙酸戊酯的研究

二.实验部分6.复合分子筛的超微粒子固体超强酸SO42-/ZrO2-5A分子筛及SO42-/ZrO2-HZSM-5分子筛催化合成乙酸戊酯的研究

二.实验部分7、复合超微粒子固体超强酸ZrO2-丝光沸石/SO42-催化合成乙酸苄酯的研究

二.实验部分8.其它酯的合成

二.实验部分9.超微粒子固体超强酸催化机理的初步探讨

二.实验部分10.固体超强酸失活机理的探讨

三.总结

参考文献

附录

论文情况

致谢

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