本文關(guān)鍵詞：介孔錯基固體超強酸的制備及其催化性能研究

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【摘要】：鋯基固體超強酸具有酸性強、活性好、選擇性高、易與產(chǎn)物分離、不腐蝕設(shè)備、環(huán)境污染小、重復(fù)使用性能好等優(yōu)點,是一種綠色高效、安全環(huán)保的新型催化劑。然而,由于SO_4~(2-)/ZrO_2固體超強酸存在穩(wěn)定性較差、表面活性組分易流失、重復(fù)使用性不佳等缺陷,使其進一步工業(yè)化應(yīng)用受到了限制。本文研究了介孔WO3-CeO_2-ZrO_2 (WCZ)和介孔SO_4~(2-)/CeO_2-ZrO_2(SCZ)固體超強酸的制備方法,以乙酸正丁酯的合成反應(yīng)為探針,對所制催化劑的活性進行了測試；利用XRD、 Raman光譜、FT-IR、N2吸附-脫附、TEM、 NH3-TPD等手段對催化劑的物相組成、結(jié)構(gòu)、酸強度及酸量進行了表征;對催化劑的重復(fù)使用及再生進行了研究,并開展了催化劑在乳酸丁酯和檸檬酸三丁酯合成中的應(yīng)用研究。主要結(jié)果如下：(1)最佳制備條件所得介孔WCZ具有超強酸性,物相組成為單一的四方相ZrO_2,比表面積為176.1 m~2/g,平均孔徑為3.70 nm,孔體積為0.20 cm~3/g,乙酸轉(zhuǎn)化率為97.28%。摻雜適量稀土元素Ce有助于維持四方相ZrO_2的穩(wěn)定,添加適量活性組分W03能有效提升催化劑的穩(wěn)定性。稀土元素Ce的摻雜、活性組分W03的添加以及介孔結(jié)構(gòu)的引入,能夠有效提高其酸強度和酸量,從而顯著改善鋯基固體超強酸的活性、重復(fù)使用性及其穩(wěn)定性。(2)最佳制備條件所得介孔SCZ具有超強酸結(jié)構(gòu),物相組成為單一的四方相ZrO_2,比表面積為185.5 m~2/g,平均孔徑為3.6 nm,孔體積為0.21 cm~3/g,乙酸轉(zhuǎn)化率為98.86%。稀土元素Ce的存在和介孔結(jié)構(gòu)的引入能夠顯著增加其酸強度和酸量,從而明顯提高鋯基固體超強酸的活性、重復(fù)使用性及其穩(wěn)定性。(3)所制固體超強酸選擇性良好,重復(fù)使用性能優(yōu)異,再生方法簡單。對乳酸丁酯和檸檬酸三丁酯的合成也具有良好的催化性能。
【關(guān)鍵詞】：介孔材料 WO_3-CeO_2-ZrO_2 SO_4~(2-)/CeO_2-ZrO_2 固體超強酸 酯化
【學(xué)位授予單位】：合肥工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：O643.36
【目錄】：

• 致謝7-8
• 摘要8-9
• ABSTRACT9-17
• 第一章 緒論17-28
• 1.1 介孔材料概論17-21
• 1.1.1 介孔材料的分類17
• 1.1.2 介孔材料的合成機理17-19
• 1.1.3 介孔材料的合成方法19-20
• 1.1.4 介孔材料的應(yīng)用20-21
• 1.2 固體超強酸概論21-22
• 1.3 SO_4~(2-)/M_xO_y型固體超強酸概論22-24
• 1.3.1 SO_4~(2-)/M_xO_y型固體超強酸的制備方法22
• 1.3.2 SO_4~(2-)/M_xO_y型固體超強酸的改性22-24
• 1.3.3 SO_4~(2-)/M_xO_y型固體超強酸的應(yīng)用24
• 1.4 WO_3/ZrO_2型固體超強酸概論24-26
• 1.4.1 WO_3/ZrO_2型固體超強酸的制備方法24-25
• 1.4.2 WO_3/ZrO_2型固體超強酸的改性25-26
• 1.4.3 WO_3/ZrO_2型固體超強酸的應(yīng)用26
• 1.5 本課題研究目的、意義及主要內(nèi)容26-28
• 1.5.1 課題研究目的及意義26-27
• 1.5.2 課題主要研究內(nèi)容27-28
• 第二章 實驗原理28-32
• 2.1 介孔鋯基固體超強酸的制備機理28
• 2.1.1 介孔WCZ固體超強酸的制備機理28
• 2.1.2 介孔SCZ固體超強酸的制備機理28
• 2.2 介孔鋯基固體超強酸的酸性中心形成機理28-32
• 2.2.1 介孔WCZ固體超強酸的酸性中心形成機理28-30
• 2.2.2 SO_4~(2-)/M_xO_y固體超強酸的酸性中心形成機理30-31
• 2.2.3 介孔SCZ固體超強酸的酸性中心形成機理31-32
• 第三章 實驗32-38
• 3.1 實驗材料與儀器設(shè)備32-33
• 3.1.1 實驗材料32-33
• 3.1.2 實驗儀器及設(shè)備33
• 3.2 介孔鋯基固體超強酸的制備工藝33-35
• 3.2.1 介孔WCZ固體超強酸的制備工藝33-34
• 3.2.2 介孔SCZ固體超強酸的制備工藝34-35
• 3.3 樣品的表征35-36
• 3.3.1 XRD分析35
• 3.3.2 Raman光譜分析35
• 3.3.3 N_2吸附-脫附分析35
• 3.3.4 TEM/EDS分析35-36
• 3.3.5 FT-IR分析36
• 3.3.6 NH_3-TPD分析36
• 3.4 催化劑活性測試36-38
• 3.4.1 探針反應(yīng)實驗過程36
• 3.4.2 分析方法36-38
• 第四章 結(jié)果與討論38-70
• 4.1 介孔WCZ固體超強酸的研究38-54
• 4.1.1 乙酸正丁酯合成工藝條件的確定38-39
• 4.1.2 介孔WCZ固體超強酸的制備工藝條件研究39-44
• 4.1.3 催化劑加入量研究44
• 4.1.4 最佳條件下的重復(fù)實驗44-45
• 4.1.5 催化劑重復(fù)使用及活化再生45-46
• 4.1.6 介孔WCZ固體超強酸的表征與分析46-54
• 4.2 介孔SCZ固體超強酸的研究54-65
• 4.2.1 介孔SCZ固體超強酸的制備工藝條件研究54-57
• 4.2.2 催化劑加入量實驗57-58
• 4.2.3 最佳條件下的重復(fù)實驗58
• 4.2.4 催化劑的重復(fù)使用及活化再生58-59
• 4.2.5 介孔SCZ固體超強酸的表征與分析59-65
• 4.3 乙酸正丁酯的檢驗及催化劑的選擇性分析65-67
• 4.3.1 氣相色譜分析65-66
• 4.3.2 FT-IR分析66
• 4.3.3 折光率分析66-67
• 4.4 介孔鋯基固體超強酸在酯合成中的應(yīng)用研究67-70
• 4.4.1 在合成乳酸丁酯中的應(yīng)用67-68
• 4.4.2 在合成檸檬酸三丁酯中的應(yīng)用68-70
• 結(jié)論70-72
• 參考文獻72-79
• 攻讀碩士期間主要研究成果79

【相似文獻】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 劉天成,王亞明;固體超強酸的研究進展[J];化工時刊;2002年05期

2 蘇威;;固體超強酸二氧化硅[J];無機鹽工業(yè);1990年05期

3 崔波,金青;無機固體超強酸的制備與再生[J];工業(yè)催化;2000年02期

4 謝惠定,王亞明;固體超強酸的進展及其改性[J];云南化工;2001年06期

5 石文平,崔波;固體超強酸的改性研究[J];精細石油化工進展;2001年01期

6 張萍;含鈦、鋯、鐵納米級固體超強酸酯化活性的研究[J];河北化工;2002年06期

7 張密林,王君,梅長松,景曉燕,段雪;磁性納米固體超強酸的合成、表征及性能[J];高等學(xué)�；瘜W(xué)學(xué)報;2002年07期

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本文編號：937936