本文關(guān)鍵詞：新型固體酸合成及催化酯化反應(yīng)的研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

《江南大學(xué)》 2013年

新型固體酸合成及催化酯化反應(yīng)的研究

章月  

【摘要】：羧酸和醇的酯化是一類經(jīng)典的有機(jī)合成反應(yīng)，羧酸酯在藥品、食品防腐劑、溶劑、化妝品和生物燃料等領(lǐng)域有廣泛的應(yīng)用。目前，工業(yè)上酯化反應(yīng)通常是用無機(jī)液體酸催化，這類液體酸雖然催化活性高，但卻存在從產(chǎn)物中分離困難、有毒并危險(xiǎn)、腐蝕設(shè)備和環(huán)境污染等弊端，對(duì)于傳統(tǒng)液體酸催化劑所帶來的問題，固體酸催化劑因其催化活性高、易分離回收、無毒安全和環(huán)境友好等優(yōu)點(diǎn)而備受關(guān)注。本文采用新的合成方法制備出了多種納米固體酸催化劑，利用XRD、FT-IR、Raman、TG-DTG、TEM和XPS等表征手段對(duì)催化劑的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)進(jìn)行了詳細(xì)的分析，并以醋酸和正丁醇的酯化反應(yīng)為探針，進(jìn)一步研究納米固體酸催化劑在酯化反應(yīng)中的應(yīng)用。 采用新型水熱法合成了一系列納米SO_4~(2-)/TiO_2固體酸催化劑，考察了載體的結(jié)構(gòu)、水熱溫度、硫酸濃度和煅燒溫度對(duì)催化劑結(jié)構(gòu)和性質(zhì)的影響。水熱法制備的銳鈦礦結(jié)晶的TiO_2熱穩(wěn)定性好、比表面積大并且為介孔結(jié)構(gòu)，是制備SO_4~(2-)/TiO_2固體酸的適宜載體；120℃水熱溫度下制備的SO_4~(2-)/TiO_2固體酸比表面積最大，強(qiáng)酸和超強(qiáng)酸含量最多；SO_4~(2-)/TiO_2固體酸為細(xì)小的納米顆粒，，平均粒徑為8-11nm，催化劑中鈦原子與硫組分形成了橋式雙配位的結(jié)構(gòu)；隨著硫酸濃度的增加，催化劑的含硫量和酸量呈現(xiàn)出先增大后減小的趨勢(shì)，當(dāng)硫酸濃度超過1mol/L后催化劑中出現(xiàn)了硫酸根離子和硫酸氫根離子兩種硫組分；隨著煅燒溫度的升高，催化劑的比表面積和酸量逐漸減小，最優(yōu)的煅燒溫度為400℃。酯化反應(yīng)的最佳工藝條件為:反應(yīng)溫度120℃，n(醋酸):n(正丁醇)=1:2，催化劑用量為1wt%，此條件下使用HST-120-400催化反應(yīng)120min，醋酸的轉(zhuǎn)化率高達(dá)98.09%。SO_4~(2-)/TiO_2固體酸在酯化反應(yīng)中連續(xù)使用4次催化活性下降不明顯。 以磷鎢酸為W源，采用一步水熱法和兩步等體積浸漬法分別制備了WO_x/TiO_2固體酸催化劑，研究了制備方法、WO_3的負(fù)載量和煅燒溫度對(duì)催化劑結(jié)構(gòu)和性質(zhì)的影響。隨著WO_3負(fù)載量的增加，催化劑的比表面積先增大后變小，WO_3最佳的負(fù)載量為10%，當(dāng)WO_3的負(fù)載量超過10%后，W物種就會(huì)以WO_3結(jié)晶析出；隨著煅燒溫度的升高，催化劑的比表面積逐漸下降，但是催化劑表面聚合W物種的量逐漸增加；一步法制備的WO_x/TiO_2固體酸比兩步法制備的WO_x/TiO_2固體酸的催化活性高，且一步法制備的WO_x/TiO_2固體酸在酯化反應(yīng)中的重復(fù)使用5次催化活性基本未下降；通過酸中心的選擇性毒化實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)主要是WO_x/TiO_2催化劑的Br nsted酸性中心對(duì)酯化反應(yīng)起到了催化作用。

【關(guān)鍵詞】：
【學(xué)位授予單位】：江南大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2013
【分類號(hào)】：O643.36
【目錄】：

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