有序中孔酸性炭硅復(fù)合材料的制備與應(yīng)用.pdf

1、工業(yè)上應(yīng)用的液體酸催化劑由于其腐蝕性和毒性，正逐漸被淘汰。而代替液體酸的固體酸必須含有較多的B酸性位和較高的熱穩(wěn)定性及水熱穩(wěn)定性。各國(guó)催化學(xué)家制備的磺酸型炭材料具有上述特性，但仍有許多不足之處，如有比表面積小、孔徑分布不均等。為了解決上述材料的缺點(diǎn)，本文引入了單層分散理論，探索出一條新的制備思路。
　　 本文選取中孔分子篩MCM-48為載體，研究了蔗糖在其表面的單層分散。采用液相浸漬法，將蔗糖單層分散在中孔MCM-48表面，用X

2、-射線衍射(XRD)相定量分析法測(cè)定了單層分散閾值，并用差熱分析DTA、N2吸附技術(shù)對(duì)制備的樣品進(jìn)行表征，研究了蔗糖在MCM-48上的分散形式，提出了單層分散模型。測(cè)得蔗糖在MCM-48上的最大分散容量為1.1 g蔗糖/g MCM-48。當(dāng)蔗糖與MCM-48的質(zhì)量比小于1.1時(shí)，蔗糖在MCM-48表面能自發(fā)分散成單層。當(dāng)蔗糖/MCM-48質(zhì)量比為0.8時(shí)，MCM-48的比表面積由初始的998 m2/g降至0.11cm3/g，孔徑、孔容也

3、相應(yīng)減小。當(dāng)蔗糖與MCM-48的質(zhì)量比超過(guò)1.1時(shí)，MCM-48的比表面積迅速減小到10 m2·g-1以下。
　　 其次，將負(fù)載不同蔗糖量的MCM-48在高溫下半炭化，接著再在大量濃硫酸中高溫磺化，引入磺酸根，制備得一系列比表面積超過(guò)600 m2/g，具有酸性的中孔炭硅復(fù)合材料。用熱重差熱分析、N2吸附脫附、掃描電鏡、XPS等對(duì)制備的樣品進(jìn)行表征。測(cè)得樣品的粒徑為500 nm，孔徑分布為2nm左右，酸量為0.45-0.51 mm

4、ol/g，水熱穩(wěn)定性高，在沸水中48 h仍保持其中孔結(jié)構(gòu)不變。最后，將上述酸性炭硅復(fù)合材料用于乙酸丁酯的催化合成，并考察了蔗糖在MCM-48上的分散量與催化活性的關(guān)系。結(jié)果表明，當(dāng)蔗糖分散量略大于單層分散閾值時(shí)，制備的中孔酸性炭硅復(fù)合材料的催化活性最高，乙酸丁酯的酯化率高達(dá)98.7％。在催化合成辛酸乙酯、月桂酸乙酯等脂肪酸的酯化反應(yīng)中，我們研究了催化活性與比表面積、孔徑結(jié)構(gòu)等的關(guān)系。在酸醇比、反應(yīng)溫度、反應(yīng)時(shí)間、催化劑用量完全相同的條件