顆粒竹炭磺酸的制備及催化應(yīng)用的研究.pdf

1、發(fā)展新型催化材料在化學(xué)工程中占有重要地位，對(duì)這些新催化材料的制備、催化活性中心的本質(zhì)以及有關(guān)反應(yīng)機(jī)理和規(guī)律的研究也是工業(yè)催化研究的一個(gè)重要方向。本課題研究以可再生的竹子為原料制備顆粒磺酸催化劑，為固體酸催化劑的制備提供新的思路。通過用減壓熱炭化、發(fā)煙硫酸磺化和氣相磺化制備顆粒竹炭基固體磺酸，考察了炭化條件以及氣相磺化條件對(duì)催化劑磺酸量的影響規(guī)律，并進(jìn)行了優(yōu)化實(shí)驗(yàn)，還探索了竹材與新鮮竹枝的顆粒成型效果。
　　 (1)以竹材為原料，

2、通過減壓炭化獲得官能化的竹炭材料，制備出了竹炭磺酸。通過對(duì)竹材與竹枝的炭化磺化行為進(jìn)行研究，得到了具有一定機(jī)械強(qiáng)度且能保持顆粒形狀的竹炭磺酸。系統(tǒng)考察了減壓熱解炭化終溫和炭化時(shí)間等因素對(duì)催化劑酸量的影響，并且總結(jié)了保持顆粒形狀的規(guī)律，在優(yōu)化條件下制備的固體磺酸酸量在0.8—2.0mmol/g之間。采用FT—IR、熱重分析、X射線衍射、酸堿滴定等對(duì)竹顆粒磺酸進(jìn)行了表征。結(jié)果表明：所制備的顆粒竹炭材料具有含氧官能團(tuán)的稠環(huán)芳烴結(jié)構(gòu)，磺化后磺酸

3、官能團(tuán)取代芳香環(huán)上的氫原子而鍵合到炭骨架上；催化劑熱穩(wěn)定性優(yōu)良，活性官能團(tuán)200℃才分解失重；制備的竹顆?；撬岬念w粒保持良好。
　　 (2)對(duì)常壓氣相磺化和減壓氣相磺化兩種類型的氣相磺化進(jìn)行了系統(tǒng)的研究。在兩個(gè)裝置上考察了減壓熱解炭化終溫，磺化溫度，以及氣相三氧化硫分壓等因素對(duì)固體磺酸酸量和形狀保持性的影響。在優(yōu)化條件下氣相法制備的固體磺酸酸量能達(dá)到1.0mmol/g以上。此外，通過氣相磺化制備的固體磺酸能完全保持其本身的特定形

4、狀。
　　 (3)竹炭基磺酸能有效地催化α—蒎烯直接水合，得到以α—松油醇為主的水合產(chǎn)物，首次采用乙二醇二甲醚為溶劑考察了竹炭磺酸在α—蒎烯直接水合反應(yīng)中的催化作用，當(dāng)溫度為70℃，反應(yīng)時(shí)間18h時(shí)，α—蒎烯轉(zhuǎn)化率可達(dá)79.1％，α—松油醇選擇性為40.8％。
　　 (4)利用顆粒竹炭磺酸的吸水性設(shè)計(jì)出了催化—除水復(fù)合催化體系，發(fā)現(xiàn)顆粒竹炭磺酸在無帶水劑時(shí)能高效地催化檸檬醛與乙醇的縮醛反應(yīng)。當(dāng)溫度反應(yīng)溫度80℃，炭磺酸用