SO42--TiO2固體超強酸催化劑的制備與改性和評價.pdf

1、針對目前濃硫酸催化合成油酸乙酯的反應中存在的環(huán)境問題，開展了固體超強酸催化劑的制備與應用研究。固體超強酸催化劑與傳統(tǒng)的濃硫酸催化劑比較，具有催化效果好，綜合運行成本低，且不腐蝕設備、無含酸廢水排放等優(yōu)點，以固體酸作催化劑的有機合成工藝具有綠色化學和清潔生產(chǎn)的特征，使得該類項目研究具有學術價值和廣闊的應用前景。
　　本文以TiO2為載體負載SO42-，制備出固體超強酸催化劑SO42-/TiO2，并對其進行了一系列的改性，將改性后的催

2、化劑用于酯化反應工藝取得了較為理想的催化效果。
　　首先通過試驗，確定了SO42-/TiO2催化劑制備的技術路線，對影響其催化性能的工藝條件進行了優(yōu)化，并探討了規(guī)律性。以丙酸正丁酯為探針實驗，考察了固體超強酸制備條件對催化活性的影響。得到的最佳制備條件是：陳化pH=8、陳化時間24h、硫酸溶液濃度為1.25mol/L、浸漬時間16h、灼燒溫度500℃。
　　然后，對SO42-/TiO2固體超強酸進行了改性，確定了改性效果最佳

3、的固體超強酸是SO42-/TiO2/La3+，并對它的制備工藝進行了優(yōu)化，得到的優(yōu)化條件是：陳化pH=8、陳化時間24h、硫酸溶液濃度為1.25mol/L、硝酸鑭濃度為5％、浸漬時間16h、灼燒溫度500℃。
　　再利用TPD、IR、XRD等分析手段對固體超強酸催化劑進行結構表征,確定催化劑的結構形態(tài)與催化劑性質之間的關系。TPD酸性測試顯示SO42-/TiO2/La3+的酸性比SO42-/TiO2強；紅外分析驗證了SO42-/T

4、iO2中SO42-的結合屬于螯合配位結構；經(jīng)XRD分析確定銳鈦型的載體形成的固體超強酸催化性能好。
　　最后，將制備的SO42-/TiO2/La3+固體超強酸用于油酸乙酯的合成反應中，對其合成工藝進行了優(yōu)化，并對固體超強酸SO42-/TiO2/La3+的壽命進行了考察。得到最佳的合成工藝是：酸醇摩爾比為1:4、反應時間6h、催化劑用量為油酸質量的4%。在優(yōu)化工藝下得到的油酸乙酯的酯化率為80.5%，并且固體超強酸重復使用10次后其