微波法制備的SO42--ZrO2系列固體酸催化劑及其在酯化反應(yīng)中的應(yīng)用研究.pdf

1、目前,綠色化學(xué)已經(jīng)成為化學(xué)工業(yè)的目標(biāo),固體酸催化劑克服了液體酸難以與體系分離、對設(shè)備腐蝕嚴(yán)重以及對環(huán)境造成污染等缺點,被廣泛的應(yīng)用于有機(jī)反應(yīng)中,是很有應(yīng)用前景的環(huán)境友好型綠色催化劑。
　　 通常制備固體酸催化劑需要將其進(jìn)行高溫焙燒,這種方法產(chǎn)生的能耗很大,不利于實現(xiàn)“綠色化學(xué)”的目標(biāo)。而微波加熱技術(shù)是一種新型的加熱技術(shù),具有快速高效、節(jié)省能耗、環(huán)保和操作方便易于控制等優(yōu)點,目前已廣泛的應(yīng)用于無機(jī)、有機(jī)、分析、環(huán)境、催化和材料化學(xué)

2、等領(lǐng)域。
　　 本文的出發(fā)點是將微波加熱技術(shù)運(yùn)用到SO2-4/MxOy型固體酸催化劑制備的過程中,以期制備出性能優(yōu)越的催化劑。并通過添加稀土氧化物和分子篩對固體超強(qiáng)酸進(jìn)行改性,通過若干表征技術(shù)對催化劑進(jìn)行分析,同時將表征結(jié)果與催化的性能相關(guān)聯(lián),揭示表征結(jié)果與催化劑催化性能的關(guān)系,以此獲得性能更佳的催化劑。
　　 基于上述考慮,本文分別做了如下幾方面的工作:
　　 1.用微波加熱的方法代替?zhèn)鹘y(tǒng)的高溫焙燒方法,制備了

3、單一的SO2-4/ZrO2型固體超強(qiáng)酸。XRD分析表明,微波法制備的催化劑ZrO2四方晶相更加穩(wěn)定完整,而ZrO2四方晶相應(yīng)是目標(biāo)反應(yīng)乳酸和正丁醇的酯化反應(yīng)的活性相。并且將不同制備條件下的催化劑表征結(jié)果與催化活性進(jìn)行了關(guān)聯(lián)。催化劑重復(fù)使用良好。
　　 2.制備了添加稀土改性的SO2-4/ZrO2-Nd2O3固體酸催化劑。實驗表明:稀土的引入,使ZrO2亞穩(wěn)態(tài)四方晶相在相同的溫度區(qū)間內(nèi)更加穩(wěn)定,而且稀土氧化物的引入增加了催化劑表面

4、的酸中心數(shù),增強(qiáng)了催化劑的酸性。并考察了對乳酸和正丁醇的酯化反應(yīng)的催化活性,實驗表明,該固體酸比單組分的SO2-4/ZrO2型固體超強(qiáng)酸具有更強(qiáng)的催化活性,且催化劑重復(fù)使用和穩(wěn)定性良好。
　　 3.制備了負(fù)載分子篩的SO2-4/ZrO2-HZSM-5的復(fù)合型固體酸催化劑。由于HZSM-5分子篩本身也具有一定的酸性,而且其作為分子篩具有大量的孔結(jié)構(gòu),增加了SO2-4的配位吸附量,使得催化劑相比于單組份的SO2-4/ZrO2催化劑酸