张琦
,
常杰
,
王铁军
,
徐莹
催化学报
分别以机械混合法和浸渍法制备了SO2-4/SiO2-TiO2固体酸催化剂,以乙醇和乙酸的酯化反应为模型反应考察了不同SiO2含量及不同温度焙烧的催化剂的活性. 结果表明,机械混合法制备的400 ℃焙烧的SO2-4/40%SiO2-TiO2催化剂活性最高,部分回流时,乙酸几乎全部转化,全回流反应100 min时,其乙酸转化率达到84%. X射线衍射分析表明, SiO2抑制了硫酸氧钛的形成; 催化剂的活性组分包括一定量的四方晶锐钛矿型TiO2、正交晶硫酸氧钛、少量立方晶金属钛和高比表面积的SiO2. 红外光谱分析表明,添加SiO2后催化剂形成 Ti - O - Si 键,进而使SO2-4与样品表面产生强相互作用; 结合的SO2-4主要以无机螯合状双配位和有机硫酸酯两种结构形式存在. 热重-示差扫描量热分析表明, SiO2的添加使SO2-4不易脱除,同时使锐钛矿TiO2向金红石相的转变温度降低.
关键词:
硫酸
,
氧化硅
,
氧化钛
,
固体酸催化剂
,
生物油
,
乙酸
,
乙醇
,
酯化
周春晖
,
罗锡平
,
葛忠华
,
李小年
,
蔡晔
,
郭红强
催化学报
以酸化粘土矿物蒙脱土为载体,采用浸渍蒸发法制备了蒙脱土负载的ZnCl2固体酸催化剂,并以苯与苄基氯的苄基化反应评价了其催化性能. 考察了催化剂制备条件、苄基化反应条件和催化剂的再生性能,比较了负载前后催化剂的活性. 利用XRD,TG-DTA和FT-IR等技术对催化剂的结构和表面酸性进行了表征. 结果表明,较适宜的催化剂制备条件为: 原矿土经30%硫酸酸化处理4 h, ZnCl2负载量为2.0 mmol/g, 催化剂于250～350 ℃焙烧活化. 过量的苯和较高的反应温度有利于提高苄基氯的转化率,催化剂与苄基氯的用量比为1.5 g/mol. 产物二苯甲烷的收率最高可达83.5%. 表征分析表明,蒙脱土酸化处理后层状结构遭到破坏,比表面积增大,负载和活化处理使ZnCl2与蒙脱土载体的羟基之间发生了化学键合,提高了蒙脱土表面的总酸量,从而提高了催化剂的催化活性.
关键词:
粘土
,
蒙脱土
,
氯化锌
,
固体酸催化剂
,
苯
,
苄基氯
,
烷基化
,
二苯甲烷
阮宇红
,
刘耀芳
,
刘植昌
催化学报
以杂多酸为催化剂,应用量子化学计算方法,从分子结构和微观角度研究了异丁烷与丁烯的多相催化反应过程及催化剂失活的原因,比较了液体酸和固体酸催化烷基化反应的差别. 结果表明,固体酸催化剂的失活问题不可避免,因而不可能长时期运转,必须配合催化剂的再生工艺才有可能实现工业化应用. 液体酸的酸中心强度较均匀,有利于催化烷基化反应,开发无毒无污染的新型液体酸烷基化催化剂也是一个良好的努力方向.
关键词:
量子化学计算
,
异丁烷
,
丁烯
,
烷基化
,
多相催化反应
,
杂多酸
,
固体酸催化剂
,
失活
王晓蕾
,
任克威
,
潘相敏
,
林瑞
,
马建新
催化学报
将 HZSM-5 (n(SiO2)/n(Al2O3) = 25, 38, 50 和 93.5), HM, Hβ, HY 和γ-Al2O3 等多种固体酸催化剂用于二甲醚(DME)水解, 并将其分别同自制的 CuO/ZnO/Al2O3 催化剂进行机械混合, 制备双功能催化剂并用于 DME 水蒸气重整制氢反应. 结合 NH3 程序升温脱附表征手段, 考察了固体酸催化剂酸性位的强度、酸量及种类对 DME 水解和重整反应的影响;结合热重-差热扫描量热分析表征手段, 研究了 HZSM-5(93.5)和γ-Al2O3 在 DME 水解过程中的稳定性. 在此基础上, 进一步研究了固体酸催化剂对 DME 重整制氢反应中 DME 转化率、H2 摩尔产率以及含碳气体产物选择性的影响. 结果表明, 固体酸催化剂的酸性位的强度和酸量对 DME 重整制氢过程具有显著的影响, 强酸度和高酸量无益于 DME 水蒸气重整制氢;以 HZSM-5 为固体酸的双功能催化剂具有较好的低温活性, 而以γ-Al2O3 为固体酸的双功能催化剂在高温下具有较高的 H2 产率.
关键词:
固体酸催化剂
,
氧化铜
,
氧化锌
,
氧化铝
,
二甲醚水解
,
二甲醚水蒸气重整
,
制氢
常铮
,
郭灿雄
,
段雪
,
张密林
催化学报
将磁性Fe3O4纳米材料和SO2-4-ZrO2固体酸进行组装,制得一系列具有磁性和超细粒子结构的固体酸催化剂SO2-4-ZrO2/Fe3O4. 采用XRD,TG-DTA和XPS等分析测试手段对催化剂的结构和性能进行了表征. 并分析和测试了催化剂的磁学性能、比表面积、粒度分布和元素的组成等物理化学性质. 该催化剂具有较小的粒度、较高的磁性及酯化催化活性,对乙酸丁酯合成反应的催化活性可达66%; 利用Fe3O4的磁性可对催化剂进行分离和回收. 经高温处理后,固体超强酸的形成对催化剂磁性、比表面积、表相原子的电子结合能以及各组分形态均有显著影响.
关键词:
磁性
,
超细粒子
,
固体酸催化剂
,
氧化锆
,
乙酸
,
丁醇
,
酯化反应
曾科星
,
黄志鹏
,
杨杰
,
顾彦龙
催化学报
doi:10.1016/S1872-2067(15)60910-X
均相催化多相化是催化化学研究热点之一.但是,很多固体催化剂的制备需要专门的仪器设备和长期的实验技术积累,而一般的有机合成化学实验室并不具备制备和调控固体催化剂的条件.另外,部分固体催化剂制备过程较为复杂,制备周期较长,因此,人们在进行有机转化反应操作时往往倾向于采用均相催化剂.为了改变这一现状,需要尽快发展制备方法简单、周期短、性能可靠的固体催化剂,以期能够在当前化学反应绿色化过程中做出更大贡献.酸催化剂广泛用于有机合成反应.传统硫酸、氢氟酸等均相酸催化剂虽然催化活性较好,但其腐蚀性强、毒性大,且回收困难.为了提高化学转化过程的绿色性,固体酸催化剂在有机反应中的应用已广受关注.但是,传统的固体酸催化剂制备过程大多较为复杂,获取周期长,且酸度不均、负载量也难以实现调控,因此有必要发展一种制备便捷、酸度适中、普适性广的固体酸催化剂.聚甲酚磺醛是2-羟基-4-甲基苯磺酸与甲醛的低聚物,不溶于二氯甲烷、乙酸乙酯等大部分有机溶剂,易溶于水.聚甲酚磺醛的水溶液已经被用作治疗妇科疾病的药物,是一种廉价、易得、生物兼容性好的市售化学品.由于聚甲酚磺醛分子结构中含有大量的磺酸基,因此其具备作为酸催化剂的潜质.考虑到其骨架结构中富含大量羟基,可能与SiO2类多羟基载体产生氢键作用,因而可在一定程度上稳定制备的SiO2/聚甲酚磺醛复合固体材料.本文采用浸渍法,经如下两步将聚甲酚磺醛负载于SiO2表面,制备了一系列担载量不同(0.2~1.5 mmol/g)的复合酸性材料：(1)将SiO2加入聚甲酚磺醛水溶液的乙醇溶液中,在室温下磁力搅拌10–15分钟；(2)在减压条件下除去水和乙醇(约30分钟).整个制备过程,无需专门的设备,仅需使用磁力搅拌器和旋转蒸发仪等一般有机合成实验室的常规仪器,并且制备周期非常短,在1小时以内即可完成.该方法所制备催化剂的负载量可由投料比直接控制,可简单、快速制备负载量不同的SiO2/聚甲酚磺醛复合固体材料.研究发现, SiO2/聚甲酚磺醛复合固体催化剂能够高效地促进多种有机反应,如二苯甲醇与苯乙烯衍生物的亲核取代反应、2-苯基乙醇与醛的oxa-Pictect-Spengler反应以及吲哚与1,3-二羰基化合物或2-苯基乙醛的直接C3-烯基化反应.在上述反应中,目标产物的产率均较高,且反应对底物具有良好的官能团兼容性. SiO2/聚甲酚磺醛催化剂均可重复使用多次,且催化活性无明显下降.更重要的是,上述反应的投料量可增加至10 mmol,且产物的分离产率无明显下降,从而证明SiO2/聚甲酚磺醛催化剂具有一定的实际合成价值.值得一提的是,由于SiO2/聚甲酚磺醛催化剂含有一定量的水,本文认为聚甲酚磺醛在SiO2表面是以水溶液的形式存在,因此在反应过程中可能是以均相催化的方式进行.相较于传统的SiO2负载磺酸、TiO2负载苯磺酸以及Amberlyst-15催化剂, SiO2/聚甲酚磺醛复合固体酸催化剂具有活性高、制备周期短、廉价易得的特点.同时,该催化剂可简单、快速制备各种不同酸负载量的固体催化剂,在一定范围内调控该类固体酸催化剂的酸性.因而, SiO2/聚甲酚磺醛复合固体酸催化剂望用于各种酸催化合成反应中.
关键词:
固体酸催化剂
,
聚甲酚磺醛
,
酸催化
,
催化剂固载化
,
烷基化
刘婷
,
任小宁
,
何元渊
,
郭英浩
,
常玥
,
查飞
硅酸盐通报
用硫酸改性共聚法制备的聚羟基铁铝复合柱撑蒙脱土(Fe/Al-MMT)得到SO2-/Fe/Al-MMT固体超强酸,用FT-IR、SEM和XRD对其进行了表征.研究它在柠檬酸三辛酯合成中的催化活性,结果表明,在160℃时,当n(柠檬酸)∶n(正辛醇)=1∶5,催化剂用量为柠檬酸质量的10％,反应5h,酯化率可达96.6％,比SO2-/Fe-MMT催化剂用量降低5％.
关键词:
蒙脱土
,
固体酸催化剂
,
酯化反应
,
柠檬酸三辛酯
于荟
,
于清跃
硅酸盐通报
运用水热法制备了SO42-/TiO2型固体酸催化剂,考察其在乙酸与正丁醇酯化反应中的催化活性.利用x射线衍射、红外光谱和热重分析考察了催化剂的结构特征和催化稳定性.结果表明,SO42-/TiO2型固体酸催化剂具有纳米级晶粒,完善的锐钛矿晶型和较高的热稳定性;当水热温度150℃,硫酸浸渍浓度1 mol/L,水热时间24 h,m(催化剂)=0.5g的条件下,正丁醇的转化率达到82.09％,乙酸正丁酯的选择性为100％.催化剂重复使用3次时流失较严重,之后催化活性一直保持稳定.该催化剂具有良好的催化活性和重复使用性能.
关键词:
二氧化钛
,
固体酸催化剂
,
催化
,
稳定
李媛
,
王鹏
,
曹海雷
材料科学与工艺
采用微波辐照法对钠基蒙脱土进行了酸化改性,制备出了酸化蒙脱土（H-MMT）固体酸催化剂,并利用X射线衍射、低温物理吸附等技术对催化剂性质进行了表征,结果表明,经微波辐照酸改性的催化剂层状结构没有被破坏,层间距略有下降,结晶度降低;比表面积和孔径都增大,形成了较好的介孔结构;表面酸量增加.这些特性使得催化剂表现出良好的催化活性.而后,以H-MMT为催化剂,系统研究了乳酸正丁酯的微波辅助合成方法,考查了催化剂用量、微波功率以及微波辐照时间对酯化率的影响.结果表明,微波功率200W、辐照15min、催化剂用量6.0%（占乳酸和正丁醇总质量）为最优的酯化条件,在此条件下,酯化率可达72.4%.最后,探讨了微波辅助H-MMT催化合成乳酸正丁酯的机制,发现H-MMT与微波具有协同作用.微波辅助H-MMT催化合成乳酸正丁酯是一种高效、节能、环境友好的方法,具有市场推广前景.
关键词:
微波辅助
,
蒙脱土
,
固体酸催化剂
,
乳酸正丁酯
娄文勇
,
蔡俊
,
段章群
,
宗敏华
催化学报
doi:10.3724/SP.J.1088.2011.10711
以廉价的纤维素为原料,经不完全炭化和磺化制得含高密度(1.69 mmol/g) SO3H基团的固体酸催化剂Cellulose-SO3H.结果表明,该催化剂适宜的制备条件为:在400℃炭化15h,再在150℃磺化15h.所得催化剂在油酸与甲醇的酯化反应中表现出明显高于其它几种典型固体酸催化剂(铌酸,Amberlyst- 15,硫酸化氧化锆)的活性,同时还能高效地催化棕榈酸或硬脂酸以及高酸值废油脂(较多脂肪酸)与甲醇的酯化反应.在醇/油摩尔比为25,催化剂用量为10％(基于废油脂的质量),于85℃反应10h的条件下,生物柴油收率约为95％,明显高于上述三种典型固体酸催化剂.连续使用30批次(每批次10 h)后,Cellulose-SO3H仍能保持初始催化活性的90％以上,表现出极好的操作稳定性.可见,所制Cellulose-SO3H催化剂在生物柴油领域具有较好的应用潜力.
关键词:
纤维素
,
固体酸催化剂
,
生物柴油
,
酯化
,
废油脂
