碳基固体酸

摘要： 以水稻秸秆(RS)为原料,采用碳化-磺化两步法制备了碳基固体酸催化剂,通过扫描电子显微镜(SEM)、N_(2)物理吸附-脱附仪(BET)、傅立叶变换红外光谱(FT-IR)和程序升温脱附(NH_(3)-TPD)等仪器分析方法,对水稻秸秆碳基固体酸的结构特征及物化性质进行了表征。结果表明,S_(BET)和V_(Total)分别达到420.9 m^(2)·g^(-1)和0.4048 cm^(3)·g^(-1),D_(pore)为3.84 nm,催化剂强酸位点酸量达到0.82 mmol·g^(-1),中强酸和弱酸酸量分别达到0.66 mmol·g^(-1)和1.39 mmol·g^(-1),总酸度达到2.87 mmol·g^(-1)。制备的碳基固体酸催化剂用于催化α-蒎烯制松油醇,在常压、反应温度80°C、反应时间24h的条件下,α-蒎烯的转化率和松油醇的选择性分别达到67.6%和57.07%,具有优良的催化性能。

摘要： 以桉木为原料,采用磷化-碳化两步法制备了碳基固体酸催化剂,通过扫描电子显微镜(SEM)、X射线光电子能谱(XPS)、N_(2)物理吸附-脱附仪(BET)、傅立叶变换红外光谱(FT-IR)和程序升温脱附(NH_(3)-TPD)等仪器分析方法,对桉木碳基固体酸的结构特征及物化性质进行了表征。结果表明,随着浸渍磷酸溶液的浓度及碳化温度的增加,S_(BET)和V_(total)增大;当磷酸溶液浓度为3%、碳化温度为600°C时,S_(BET)为386.9 m^(2)·g^(-1),V_(total)为4.164cm^(3)·g^(-1),D_(pore)为4.30nm,总酸度达到0.51mmol·g^(-1),强酸位点酸量占比为45.2%,中强酸和弱酸酸量的占比分别为33.7%和21.1%。将EC3-600用于催化无水乙醇制乙烯,当反应温度为400°C、重时空速为3.5h^(-1)时,乙醇的转化率及乙烯的选择性分别为71.59%和99.53%,具有良好的催化性能。

摘要： 以造纸黑液中提取的硫酸盐木质素为原料,通过溶胶-凝胶法合成了木质素水凝胶,再经过真空干燥、炭化及浓硫酸磺化合成木质素碳基固体酸,采用傅里叶变换红外光谱(FT-IR)、场发射扫描电子显微镜(SEM)、BET比表面积法、Boehm滴定法等手段对其进行表征分析,并将其应用于催化α-蒎烯水合反应以合成α-松油醇.结果 表明,采用溶胶-凝胶法制备的木质素碳基固体酸具有丰富的孔隙结构和良好的催化性能,其比表面积可达281.25 m2/g,α-蒎烯的转化率为93.1％,α-松油醇产率为40.4％,选择性为43.4％.催化剂循环使用5次后,α-蒎烯的转化率降至86.7％,α-松油醇产率降至32.6％,催化性能下降的根本原因在于其表面磺酸基团的脱落.

摘要： 以玉米秸秆为原料,通过碳化-磺化法制备了碳基固体酸(CSA),采用XRD、FTIR、XPS、SEM、阳离子交换与返滴定法等手段对其结构形貌进行表征,并考察了制备条件对固体酸表面活性基团含量与催化活性的影响.以NaOH/尿素冻融预处理后的纤维素为底物,研究了CSA催化纤维素水解糖化的效果与条件.结果表明:NaOH/尿素冻融预处理能够有效辅助固体酸催化纤维素水解,在350°C碳化2h、100°C磺化5h条件下制备的CSA催化性能最好,其酸量达3.94mmol/g,其中磺酸基、羧基、酚羟基含量分别为1.09mmol/g、1.36mmol/g、1.49mmol/g.在m(CSA):m(纤维素)=3:1、水解温度200°C、水解时间为0.5h的条件下,纤维素水解还原糖得率与转化率分别为47.1％和63％.CSA循环利用3次催化活性下降不大.本研究可为废弃生物质原料制备的固体酸催化纤维素水解转化利用提供科学参考.

摘要： 以对甲苯磺酸和淀粉为原料,采用一步碳化法制备碳基固体酸催化剂,并采用正交试验法对碳基固体酸催化餐厨废油酯化反应的最佳工艺条件进行了研究;在中试规模上以餐厨废油为原料,以酸碱联用催化的工艺生产制备生物柴油.结果表明,酯化反应的最佳工艺条件为反应温度60°C,反应时间7 h,催化剂和甲醇用量分别为餐厨废油投入量的4％ 和30％,餐厨废油的酸值可降低至1.2 mg KOH/g.该催化剂具有较好的热稳定性和催化反应活性,可替代液体酸应用于酸碱联用催化制备生物柴油工艺中,具有设备成本低、生产效率高、对环境友好的优点.

摘要： 以花生壳为原料,通过活化、部分碳化-磺化过程,制备了具有大比表面积的碳基固体酸(CSALA).使用N2等温吸附-脱附、SEM、XRD、FT-IR、XPS和酸碱滴定等方法对其进行表征,结果表明,CSALA是由聚芳香碳层组成的无定形碳材料,比表面积为329.3 m2/g.在催化油酸和甲醇酯化反应中,CSALA催化活性优于小比表面积碳基固体酸CSA(3.7 m2/g);在优化的反应条件下,油酸转化率为96.6％.CSALA的高活性可归因于其大比表面积和较高的—SOaH密度.CSALA的稳定性较差,重复使用时活性下降严重,这是由于其表面-SO3H基团在溶剂甲醇中脱落造成的.由于CSA较为致密,其稳定性优于CSALA.

摘要： 本文以葡萄糖为碳化原料,浓硫酸为磺化试剂,采用直接加热法制备了碳基固体酸催化剂;采用酸碱中和滴定法、元素分析、IR、XRD 及TG等分析方法对催化剂进行了表征;并将该碳基固体酸催化剂应用于硝基苯加氢催化合成对氨基苯酚(PAP)的反应中,考察了其催化反应性能.催化剂表征结果说明,制备的碳基固体酸催化剂是一种连有-SO3H的多芳香稠环的无定型碳结构,其在220°C下是稳定的;催化剂中的S 元素全部以-SO3H 形式存在,以-SO3H计算的酸量最大值为1.6782mmol/g.催化性能测试表明:当反应温度为85°C、反应时间为4h、氢气分压为0.4MPa、搅拌速度800r/min 反应条件下,碳基固体酸最佳用量为1.0 g,硝基苯转化率为60.2%、对氨基苯酚选择性为51.2%.

摘要： 采用自制的碳基固体酸为双酯化反应催化剂,反应过程无需溶剂、中间产物无需分高等对环境友好的工艺,在常压下合成了一种不对称Gemini表面活性活性剂:1,4-丁二醇双子琥珀酸聚醚(3)异辛基混合双酯磺酸钠.对各步反应条件进行了考察,得到的最佳工艺条件为:单酯化反应:n(顺酐)∶n(1,4-丁二醇)=2.15∶1.00,反应温度110°C,反应时间2.0h,在此条件下得到产率为99.23％的单酯化产物；双酯化反应Ⅰ:n(顺酐)∶n(聚醚(3))=1.00∶0.55,ω(碳基固体酸)=1％,反应温度170°C,反应时间2.0h,双酯化反应Ⅱ:n(顺酐)∶n(异辛醇)=1.00∶0.60,反应温度220°C,反应时间4.5h,在此条件下得到产率为94.36％的双酯化产物；磺化反应:n(顺酐)∶n(亚硫酸氢钠)=1.00∶1.05,反应温度140°C,反应时间5.5h,在此条件下即得到目标产物.产物经IR、1HNMR、GC/Ms进行结构表征,并测定了其表面性能和应用性能.

摘要： 本文研究以自制碳基固体酸(TS)作为单、双酯化反应催化剂、酯化反应无需溶剂作反应介质、不外加带水剂、磺化反应不外加相转移催化剂的方法合成乙二醇双子琥珀酸2-乙基丁基酯磺酸钠(GSS242)，并测定其性能。

摘要： 碳基固体酸为催化剂,油酸模拟高酸值废油脂主要成分与甲醇进行酯化反应,降低酸值的同时得到油酸甲酯(即生物柴油).本文采用连续精馏分水酯化工艺制备生物柴油,并与传统酯化工艺进行对比,优化工艺参数.结果表明,连续精馏分水酯化工艺克服了传统酯化工艺的缺点,具有催化剂用量少、反应体系稳定、反应时间短、酯化反应连续、酯化效率高等诸多优点.其最佳操作工艺参数为:甲醇与油酸摩尔比为6∶1,碳基固体酸催化剂加入量为油酸质量的4％,酯化温度为90°C,甲醇精馏温度为65°C,反应2h时,油酸的酯化转化率达到93％以上.

摘要： 优选一步法合成的紫茎泽兰厌氧发酵残留物固体酸为催化剂,考察其催化酸化小桐子油的酯化反应效果.着重考察醇油摩尔比、催化剂用量、反应时间、反应温度等因素的影响.试验结果表明,紫茎泽兰厌氧发酵残留物炭基固体酸可显著提高酯化反应效率,在醇油摩尔比为8∶1、催化剂用量为4％、反应温度为80°C和反应时间2h的反应条件下,转化率可达76.32％.试验提供了紫茎泽兰综合利用的新方法,具有良好的应用前景.

摘要： 优选一步法合成的紫茎泽兰厌氧发酵残留物固体酸为催化剂,考察其催化酸化小桐子油的酯化反应效果.着重考察醇油摩尔比、催化剂用量、反应时间、反应温度等因素的影响.试验结果表明,紫茎泽兰厌氧发酵残留物炭基固体酸可显著提高酯化反应效率,在醇油摩尔比为8∶1、催化剂用量为4％、反应温度为80°C和反应时间2h的反应条件下,转化率可达76.32％.试验提供了紫茎泽兰综合利用的新方法,具有良好的应用前景.

摘要： 优选一步法合成的紫茎泽兰厌氧发酵残留物固体酸为催化剂,考察其催化酸化小桐子油的酯化反应效果.着重考察醇油摩尔比、催化剂用量、反应时间、反应温度等因素的影响.试验结果表明,紫茎泽兰厌氧发酵残留物炭基固体酸可显著提高酯化反应效率,在醇油摩尔比为8∶1、催化剂用量为4％、反应温度为80°C和反应时间2h的反应条件下,转化率可达76.32％.试验提供了紫茎泽兰综合利用的新方法,具有良好的应用前景.

摘要： 优选一步法合成的紫茎泽兰厌氧发酵残留物固体酸为催化剂,考察其催化酸化小桐子油的酯化反应效果.着重考察醇油摩尔比、催化剂用量、反应时间、反应温度等因素的影响.试验结果表明,紫茎泽兰厌氧发酵残留物炭基固体酸可显著提高酯化反应效率,在醇油摩尔比为8∶1、催化剂用量为4％、反应温度为80°C和反应时间2h的反应条件下,转化率可达76.32％.试验提供了紫茎泽兰综合利用的新方法,具有良好的应用前景.

摘要： 优选一步法合成的紫茎泽兰厌氧发酵残留物固体酸为催化剂,考察其催化酸化小桐子油的酯化反应效果.着重考察醇油摩尔比、催化剂用量、反应时间、反应温度等因素的影响.试验结果表明,紫茎泽兰厌氧发酵残留物炭基固体酸可显著提高酯化反应效率,在醇油摩尔比为8∶1、催化剂用量为4％、反应温度为80°C和反应时间2h的反应条件下,转化率可达76.32％.试验提供了紫茎泽兰综合利用的新方法,具有良好的应用前景.

摘要： 本发明公开了一种基于碳基固体酸填充中空纤维膜的挥发性脂肪酸回收装置。酸液分离罐内的中空纤维膜上下两端分别通过水解酸化液进液管和水解酸化液排液管与产酸发酵罐连通，酸液回收罐的积液瓶分别通过吸收液排液管和吸收液进液管与酸液分离罐顶端与低端相连通，中空纤维膜内的高密度滤网间填充有碳基固体酸，产酸发酵罐内安装有电机驱动的搅拌叶轮，其底端安装有恒温水浴皿。本发明结构简单，能够及时抽取产酸发酵罐内的水解酸化液，促进发酵底物反应；在碳基固体酸的作用下自动调节水解酸化液的酸碱度以达到中空纤维膜分离吸收所需的要求；水解酸化液回流至产酸发酵罐时，因与碳基固体酸分离，其酸碱度显著回升，不会阻碍产酸发酵。

摘要： 一种高酸量碳基固体酸的制备方法是先对煤沥青在超声波作用下采用双氧水进行氧化，用氯乙酸作为氯化剂，通过反应在芳烃化合物的苯环结构中引入氯原子，后对其进行磺化以便引入更多磺酸基，增加碳基表面酸量，进而提高酸的强度及增强酸催化能力。本发明通过氯原子提供的更多可被磺酸基取代的活性位引入高含量磺酸基，并充分利用煤沥青中主要成分为大环芳烃化合物被磺化的特点制得的固体酸，对乙醇和乙酸酯化反应的酯化率可达87%，重复使用5次酯化率未发现降低现象，其酸量是公开文献报道的2倍，具有酸量高，耐酸耐碱，热稳定性高的特点。

摘要： 一种介孔碳基固体酸的制备方法，它是将水溶性的碳水化合物溶解于水中得到前体溶液；将非离子型表面活性剂溶解于前述溶液中得到前体和模板的混合溶液；加入无机酸后将溶液转移到培养皿中，然后将培养皿先在40-60°C下蒸发6h，然后在100-150°C热固6-24h得到前体和模板的混合物；将得到的混合物在惰性气氛下直接焙烧去除模板得到介孔碳基固体酸。本发明采用价格低廉碳水化合物为前体，利用无机酸为碳化剂，通过蒸发诱导自组装碳化的方法制备，本方法的操作简单，便于大规模生产，本方法合成的介孔碳基固体酸具有较大的比表面和丰富的表面酸性基团，可以广泛的应用于非均相酸催化和生物质转化。

摘要： 本发明提供了一种碳基固体酸，其具有高活性和高热稳定性，并且可用作各种反应如烯烃水合的酸催化剂。也就是说，通过有机物的碳化和磺化而得到的碳基固体酸可用作酸催化剂，通过将所述固体酸浸在120°C的热水中2小时而导致其酸含量降低比率为10mol％或更小。可用作制备固体酸的原材料的有机物优选为具有β1－4糖苷键的糖类(例如纤维素)或木质素。直链淀粉也适于作为原材料。可以使用固体催化剂的反应实例包括烯烃的水合、烯烃的醚化、和酸/醇的酯化。

摘要： 本发明公开了一种基于碳基固体酸填充中空纤维膜的挥发性脂肪酸回收装置。酸液分离罐内的中空纤维膜上下两端分别通过水解酸化液进液管和水解酸化液排液管与产酸发酵罐连通，酸液回收罐的积液瓶分别通过吸收液排液管和吸收液进液管与酸液分离罐顶端与低端相连通，中空纤维膜内的高密度滤网间填充有碳基固体酸，产酸发酵罐内安装有电机驱动的搅拌叶轮，其底端安装有恒温水浴皿。本发明结构简单，能够及时抽取产酸发酵罐内的水解酸化液，促进发酵底物反应；在碳基固体酸的作用下自动调节水解酸化液的酸碱度以达到中空纤维膜分离吸收所需的要求；水解酸化液回流至产酸发酵罐时，因与碳基固体酸分离，其酸碱度显著回升，不会阻碍产酸发酵。

摘要： 本发明公开了玉米芯水解残渣制备高比表面积高酸量碳基固体酸方法，将玉米芯水解残渣进行水热碳化后得到水热焦炭，所述水热焦炭经活化剂活化处理后进行高温碳化得到活性碳材料，将所述活性碳材料进行磺化处理后得到碳基固体酸。该方法低成本，该方法制备的碳基固体酸具有高比表面积、高酸量及催化效率高等优点。

摘要： 一种高酸量碳基固体酸的制备方法是先对煤沥青在超声波作用下采用双氧水进行氧化，用氯乙酸作为氯化剂，通过反应在芳烃化合物的苯环结构中引入氯原子，后对其进行磺化以便引入更多磺酸基，增加碳基表面酸量，进而提高酸的强度及增强酸催化能力。本发明通过氯原子提供的更多可被磺酸基取代的活性位引入高含量磺酸基，并充分利用煤沥青中主要成分为大环芳烃化合物被磺化的特点制得的固体酸，对乙醇和乙酸酯化反应的酯化率可达87%，重复使用5次酯化率未发现降低现象，其酸量是公开文献报道的2倍，具有酸量高，耐酸耐碱，热稳定性高的特点。

摘要： 本发明提供了一种高比表面高酸量碳基固体酸的制备方法，该固体酸是通过高比表面苯乙烯类树脂小球在浓硫酸或发烟硫酸中高温反应，同时发生磺化和碳化过程而制备的。该方法制备的碳基固体酸同时具有高比表面(比表面为120～400平方米/克)、高酸量(磺酸根量为1.5～4.0毫摩尔/克)和高热稳定性，可作为催化剂用于各种质子酸催化反应如缩醛反应、醚化反应等。

摘要： 本发明提供了一种己二酸二甲酯的制备方法和木质素碳基固体酸催化剂，制备己二酸二甲酯的反应原料包括甲醇、己二酸、木质素碳基固体酸催化剂剂，所述己二酸二甲酯酯化反应中，己二酸二甲酯收率能够达到98％，己二酸转化率达99％，且木质素碳基固体酸催化剂对比其它固体酸催化剂催化该反应时的效果更加优异，能在较短的时间内、较低的温度即可达到较高的酯化水平，极大的降低能耗，节约资源。

摘要： 本发明涉及一种多孔碳基固体酸及其制备方法与应用，属于无机材料技术领域。解决了现有技术中多孔碳基固体酸的结构和酸性位点不可控，以及多孔碳基固体酸的制备方法需要采用各种模板，存在复杂、耗时、成本高的缺点的技术问题。本发明的制备方法：先以引发剂引发吡咯单体氧化聚合，然后在活化试剂的作用下将聚吡咯碳化成多孔碳材料，再对多孔碳材料季铵化，最后用强酸对季铵盐进行阴离子交换得到多孔碳基固体酸。该方法简单易行，成本低，原料低毒，原子利用率和产率高；制备的多孔碳基固体酸，热稳定性好，比表面积高，具有丰富N含量，丰富的纳米孔和丰富的可控酸位点，且酸性强，酸位分散良好。