SO42-促進的介孔固體超強酸的制備及其催化性能的研究.pdf

1、隨著綠色化學的倡導(dǎo)，在化工生產(chǎn)中，人們力求尋求一種既對環(huán)境友好又能提高經(jīng)濟效益的催化劑，固體酸催化劑就應(yīng)運而生。固體酸SO42-/ZrO2具有酸強度高以及優(yōu)于液體酸的特點受到人們的關(guān)注，但其比表面積小，吸附容量低，在反應(yīng)中容易積炭失活等缺點，嚴重的限制了其在催化反應(yīng)中的應(yīng)用。本論文力求對SO42-/ZrO2進行改性，將介孔分子篩的結(jié)構(gòu)優(yōu)勢與固體酸的酸性特征結(jié)合起來，合成一種新型的介孔固體超強酸材料。
　　本論文以正丙醇鋯為鋯前軀體

2、，硫酸銨為硫源，十六烷基三甲基溴化銨(CTAB)為模板劑，在水熱條件下、酸性介質(zhì)中用一步合成法制備了介孔SO42-ZrO2固體超強酸。通過XRD、N2吸附脫附、SEM、FT-IR等分析手段對其結(jié)構(gòu)進行了表征，結(jié)果表明，500℃焙燒后的介孔固體酸比表面積為274m2/g比傳統(tǒng)的SO42-/ZrO2(110m2/g)要高很多，等溫線屬于Ⅳ型吸附等溫線，孔尺寸為3.2nm，屬于介孔范圍;小角XRD顯示在2θ=2.3°低角區(qū)域有一個強的衍射峰，

3、說明孔道有序度比較好;SEM顯示焙燒后的樣品形貌為球形顆粒;FT-IR分析得到，1042、1097、1127和1230 cm-1這幾個峰可以歸結(jié)為SO42-與ZrO2螯合配位的結(jié)果。以乙酸和正丁醇的酯化反應(yīng)作為探針反應(yīng)，探討了最優(yōu)酯化條件，結(jié)果表明:介孔SO42-/ZrO2用量為正丁醇質(zhì)量的3.0％，醇酸摩爾比為2∶1，反應(yīng)溫度為110～115℃反應(yīng)3h，酯化率高達96％;重復(fù)使用5次后，對其進行再生處理，催化劑壽命延長了，酯化率能達到

4、94.6％。
　　以正硅酸乙酯為硅源，三嵌段共聚物P123為模板劑，正丁醇為添加劑，采用水熱法制備出介孔分子篩KIT-6，然后用兩種不同的方法負載ZrO2，一種是硝酸鋯溶液浸漬法，另一種是尿素水解沉淀法，再用硫酸溶液浸漬，分別得到不同的介孔固體超強酸SO42-/ZrO2-KIT-6?？疾炝酥苽錀l件對催化性能的影響，結(jié)果表明:制備SO42-/ZrO2-KIT-6介孔固體酸的最佳制備條件是ZrO2的負載量為30％，硫酸浸漬液濃度為0.

5、5mol·L-1，浸漬時間為3h，焙燒溫度為600℃。通過XRD、N2吸附脫附、FT-IR、TEM、NH3-TPD等分析手段對介孔固體酸SO42-/ZrO2-KIT-6的結(jié)構(gòu)性質(zhì)進行了考察。分析得出:負載后的SO42-/ZrO2-KIT-6催化劑仍能保持較好的立方Ia3d結(jié)構(gòu)，催化劑的比表面積為451m2·g-1，孔體積為0.48 cm3·g-1，最可幾孔直徑為6.46nm;TEM顯示，催化劑的活性組分SO42-/ZrO2在KIT-6上