磁性固體超強酸的制備及催化合成乙酸正丁酯.pdf

1、固體超強酸(Solid superacid)是一類同時含有Lewis酸中心和Bronsted酸中心的固體，在反應中體現(xiàn)出接受電子和給予質子的能力。在催化烷烴異構化、醇酸酯化、石油裂化加成、芳烴烷基化、芳烴酰基化、烯烴聚合等化工生產中受到極大關注。其彌補了液體酸易產生較多的副反應、嚴重的污染環(huán)境、熱穩(wěn)定性差、易腐蝕設備等眾多不足；但催化劑在反應中存在著活性組分易流失、比表面積小、酸強度低，且反應后催化劑難以實現(xiàn)快速分離的問題。因此本研究通

2、過引入其它氧化物；同時引入磁性材料制備多元復合氧化物的磁性納米固體超強酸(Magnetic solid superacid)，并用于乙酸正丁酯的合成，并深入考察了其催化性能，獲得最佳的操作參數(shù)和反應動力學參數(shù)，為工業(yè)化放大提供理論參考。反應結束后通過引入外加磁場將反應體系與催化劑迅速分離，不僅解決了固體酸活性組分易流失、比表面積小、酸強度低的問題，而且快速解決了反應體系難以與催化劑分離的問題。
　　本文以八水氯氧化鋯為鋯源，六水氯

3、化鋁為鋁源，納米鐵酸鎳粉體為磁核，沉淀劑為質量分數(shù)25％的氨水，分散劑為聚乙二醇，利用沉淀浸漬法原理制備出磁性納米固體超強酸。利用XRD、FTIR、氮氣吸附脫附、SEM、TEM、VSM、NH3-TPD等手段進行了表征。結果表明，催化劑結構呈現(xiàn)納米級，有高達313m2/g的比表面積，表現(xiàn)了超順磁性和超強酸特性。以催化合成乙酸正丁酯來評價催化劑的催化性能，通過考察醇酸摩爾配比、催化劑用量、反應時間、重復使用性能等操作參數(shù)，確定最佳合成工藝條

4、件為：n(乙酸)=0.2mol，n(乙酸):n(正丁醇)=1:1.8，催化劑用量為0.026g/g(乙酸和正丁醇)，反應2h酯化率高達93%以上。且該催化劑可高效分離和多次重復使用，磁性固體超強酸在外加磁場下回收率達96.8%，是一種新型友好的綠色催化劑。
　　通過對乙酸和正丁醇酯化反應的動力學研究，忽略內外擴散的條件下，反應的指前因子k0為1.37×106（mol-1·L/min），反應的活化能Ea為59.65kJ/mol。磁性