生物质炭基固体酸催化剂的制备

 以生物质木粉为原料, 采用炭化-磺化法制备了炭基固体酸催化剂, 并用于油酸与甲醇的酯化反应, 考察了制备条件对炭基固体酸催化剂活性的影响. 采用 X 射线衍射、红外光谱、热重分析、高分辨透射电子显微镜及元素分析等手段对催化剂进行了表征. 结果表明, 由生物质木粉制备的炭基固体酸催化剂具有较高催化酯化反应活性, 在 400 oC 下炭化 0.5 h, 135 oC 下磺化 1 h 制备的炭基固体酸催化剂在精馏分水连续酯化装置中催化油酸与甲醇的酯化反应 2 h 时, 酯化转化率达到 96%. 采用炭化-磺化法制备的生物质炭基固体酸催化剂具有蠕虫状的无序乱层炭结构, 磺酸基 (－SO3H) 含量高达 13.25%, 并且在 220 oC 以下时具有良好的热稳定性.     

生物质炭基固体磺酸的制备及其酸催化性能研究

以马尾松木屑为原料,通过炭化、磺化法制备生物质炭基固体磺酸催化剂。通过中和滴定法测定催化剂表面比磺酸量,并应用于油酸与甲醇的酯化反应。以油酸的转化率作为考察指标评价其酸催化活性,考察了制备条件对固体酸催化剂催化活性的影响。采用傅里叶变换红外光谱仪(FTIR)、X射线衍射(XRD)等手段对催化剂进行了表征。通过正交试验确定固体酸催化剂的最佳条件为反应时间2 h;浓硫酸用量100 ml;催化剂用量13%;磺化温度165℃;油酸转化率可达91.36%。     

炭基固体酸对花椒籽油的降酸催化性能研究

以葡萄糖为原料,采用水热法碳化再经过磺化制备了炭基固体酸催化剂。通过对炭基固体酸进行Boehm滴定、X射线衍射(XRD)、傅里叶变换红外光谱(FT-IR)、扫描电子显微镜(SEM)、X射线光电子能谱(XPS)、氮气吸附、动态激光散射粒度分析表征,测定了催化剂的酸度、物相、所含官能团、形貌、元素状态、比表面积及粒径分布性质。表征结果表明,磺化时硫酸的浓度越大,得到的催化剂总酸度越大;磺化过程能够改变催化剂的比表面积。以花椒籽油酯化降酸反应为探针反应考察其催化性能。结果表明在花椒籽油酯化降酸反应中,催化剂的酸度占主导作用。固体酸催化剂酸度越大,酯化降酸反应催化性能越好。C-98对花椒籽油酯化降酸催化效果优异,可将酸值由63.21 mg KOH/g降到1.71 mg KOH/g,产率达到97.3%。     

稻壳炭基固体酸催化剂的制备及其催化酯化反应性能

以热解稻壳炭为原料, 浓硫酸为磺化剂制备了固体酸催化剂. 采用X射线衍射、X射线光电子能谱、元素分析、孔结构分析和热重-质谱联用等手段对其进行了表征. 以油酸和甲醇的酯化为探针反应, 考察了磺化温度和时间对催化剂活性的影响, 探讨了反应条件对油酸转化率的影响, 并对所制催化剂的稳定性进行了研究. 结果表明, 制备该催化剂的适宜磺化温度和时间分别为90℃和0.25 h, 在该条件下制得的催化剂为无定形碳结构, 磺酸基密度为0.7 mmol/g. 该催化剂表现出较高的催化酯化反应活性, 在催化剂用量为5%、甲醇/油酸摩尔比为4、酯化温度和时间分别为110℃和2 h的条件下, 油酸的酯化率可达98.7%. 该催化剂具有较好的稳定性, 经7次连续反应后, 油酸的酯化率仍可达96.0%.     

基于纤维素的固体酸催化剂的制备及其催化高酸值废油脂生产生物柴油

以廉价的纤维素为原料,经不完全炭化和磺化制得含高密度(1.69 mmol/g) SO3H基团的固体酸催化剂Cellulose-SO3H.结果表明,该催化剂适宜的制备条件为:在400℃炭化15h,再在150℃磺化15h.所得催化剂在油酸与甲醇的酯化反应中表现出明显高于其它几种典型固体酸催化剂(铌酸,Amberlyst- ...     

生物质炭基磺酸催化合成14-苯基-14H-二苯并[a,j]氧杂蒽的研究

以松树皮为原料,通过炭化和磺化得到炭基磺酸;以该新型固体磺酸催化合成14-苯基-14H-二苯并[a,j]氧杂蒽化合物,考察了催化剂制备过程中的炭化方式、反应温度、反应时间、催化剂用量等因素对反应的影响。结果表明,萘酚/苯甲醛=4 mmol∶2 mmol、8%mol炭基磺酸催化剂(相对于醛)、反应时间为1 h、反应温度为100℃,无溶剂条件下收到最好的效果。     

葵花籽壳炭磺酸的制备、表征及催化性能研究

将废弃葵花籽壳经炭化、磺化制备得到炭基固体磺酸;考察了炭化温度和炭化时间对酸量的影响,并通过红外光谱证实磺酸基团的存在;在催化b-萘甲醚的合成试验中,葵花籽壳炭磺酸表现出一定的催化性能,葵花籽壳粉末炭磺酸∶β-萘酚∶无水甲醇的质量为1∶2.8∶8、80℃下回流反应10 h,β-萘甲醚产率能达到33.2%,     

丝瓜络炭磺酸的制备及其催化合成糠醛

以丝瓜络为炭源、浓硫酸为磺酸化试剂,制备了丝瓜络炭磺酸催化剂。利用中和滴定、X射线衍射、傅里叶变换红外光谱和热重-差热分析等手段对催化剂进行了表征。以表面酸密度为考察指标,确定了在300℃炭化3h、在80℃下磺化3h为优化的催化剂制备条件,此条件下丝瓜络炭磺酸催化剂表面酸密度可达1.119mmol/g。以木糠水解制备糠醛为探针反应,通过正交实验法考察了催化剂的实际催化活性。结果表明,在水解反应时间2h、水解反应温度200℃和催化剂用量占原料质量10%时,糠醛的平均收率达到78.69%,此时催化剂的催化活性最高。催化剂经第一次循环使用后性能有所下降,但随后的循环使用催化性能稳定。将使用过的催化剂经再磺化,可基本恢复到新制催化剂的催化活性。     

固体酸预处理高酸值油脂降低酸值

通过沉淀、回流和浸渍分别制备了Al、Ga掺杂的SO 2-4/ZrO2固体酸催化剂,利用该促进型固体酸催化剂酯化预处理高酸值油脂,考察了固体酸焙烧温度、醇油摩尔比等因素对酯化反应的影响. 结果表明,该类型固体酸对高酸值油脂具有良好的酯化反应活性,其中600 ℃焙烧的Ga2O3/SO 2-4/ZrO2在67 ℃下,醇与油摩尔比为30: 1,催化剂用量为4%,对初始酸值为32的油脂进行酯化反应,经8 h反应,油脂酸值降为4.1,有利于后续用碱性催化剂对处理后的油脂进行酯交换反应生成生物柴油.     

硫酸化剂和制备方法对锆基固体酸催化剂的结构和性能的影响

采用沉淀法制备ZrO2氧化物,用氯磺酸和硫酸对其进行改性制备了Zr基固体酸催化剂,以XRD、BET和NH3-FTIR等手段考察了制备条件对催化剂晶相结构和表面性质的影响,研究了催化剂结构与其对棕榈油酯化反应的催化活性之间的关系.NH3-FTIR表明催化剂表面有B酸和L酸中心的生成.硫酸化剂的种类及其引入顺序都将影响催化剂的晶相结构和孔结构.酸的引入将阻止ZrO2·nH2O在焙烧时直接向单斜相ZrO2转变,氯磺酸将使ZrO2·nH2O转变为四方相ZrO2,而硫酸将导致四方相ZrO2和Zr(SO4)2·5H2O的生成.以氯磺酸改性的四方相和单斜相ZrO2基催化剂均具有很高的催化酯化活性,比硫酸改性的S-Z固体酸催化活性高.CS-ZrO2固体酸催化活性最高,在醇油比6:1、催化剂用量7 wt%、温度338 K和常压下反应2 h,棕榈油的酯化率可达98.9%.     

稻壳碳基固体酸催化剂的制备及在木糖脱水制备糠醛反应中的催化性能

以工业生产中碱法溶硅剩余的稻壳残渣为碳源,采用硫酸磺化法制备稻壳碳基固体酸催化剂,考察了其催化木糖脱水制备糠醛的性能.采用红外光谱、元素分析及表面酸浓度测定等手段对催化剂进行了表征.对固体酸催化剂的制备条件进行了优化,所得催化剂的表面酸浓度可达1.03 mmol/g.以木糖脱水制备糠醛为模型反应,考察了溶剂类别、反应温度和反应时间对固体酸催化剂催化性能的影响.实验结果表明,以二甲基亚砜(DMSO)为反应溶剂效果优于水,并且随着反应温度的升高和反应时间的延长,反应产率逐渐增加,最高可达75.8%.此外,还对催化剂的循环性能进行了研究,探讨了其失活原因和再生方法.     

新型Brønsted-Lewis双酸位碳基固体酸的制备及其催化生物柴油的合成

以羧甲基纤维素钠（CMC）与硫酸铁螯合反应生成的螯合物为碳前驱体,以浓硫酸为磺化试剂,制备新型碳基固体酸催化剂。采用红外（FT-IR）、X射线衍射（XRD）、吡啶红外、扫描电子显微镜（SEM）、热重分析仪（TGA）、能谱仪（EDS）对催化剂进行表征。结果表明,该催化剂同时具有Brønsted和Lewis酸位点,是具有双酸位的碳基固体酸催化剂。将其应用到油酸与甲醇的酯化反应制备生物柴油体系中,考察了不同反应条件对油酸转化率的影响。在反应温度为70℃,反应时间为6h,油酸与甲醇物质的量比为1：10,催化剂用量为油酸质量7.5%条件下,油酸的转化率可达到96.8%。此外,对该催化剂的稳定性进行研究发现该催化剂有着良好的重复使用性和疏水性。     

磺化苯膦酸锆的制备及其催化酯化反应研究

以苯和三氯化磷等小分子化合物为原料,合成制备了固体酸催化剂磺化苯膦酸锆,用红外光谱、Ｘ－射线衍射方法对其结构表征,并研究其在酯化应中的催化活性。实验结果表明：磺化苯膦酸锆是一种具有层状结构的活性较高的固体酸催化剂,乙酸丁酯,氯乙酸丁酯反应温度控制在１１０～１２０℃,产物收率在８０％以上,催化剂重复使用多次后用稀酸浸泡可恢复活性。     

稀土固体超强酸SO4^2-／TiO2／La^3＋催化合成丙酸苄酯

采用浸渍法制备了稀土固体超强酸SO2-4/TiO2/La3+,并运用IR、XRD和Hammett指示剂法对其进行了表征.以制备的固体超强酸SO2-4/TiO23+为催化剂、丙酸和苯甲醇为原料合成了丙酸苄酯.考察了催化剂的制备条件及合成条件对酯化率的影响,结果显示催化剂最佳制备条件钛前体氧化物的浸渍液为含0.07 mol·L-1 La3+的硫酸溶液,焙烧时间3 h,焙烧温度500℃.最佳反应条件醇酸摩尔比为12、催化剂用量为苯甲醇用量的9.3%、反应时间3 h、反应温度120℃,酯化率达84.0%以上.用IR、1H-NMR等手段对产品进行了表征.     

稀土固体超强酸SO2-4/TiO2/La3 +催化合成丙酸苄酯

采用浸渍法制备了稀土固体超强酸SO2-4/TiO2/La3+,并运用IR、XRD和Hammett指示剂法对其进行了表征.以制备的固体超强酸SO2-4/TiO23+为催化剂、丙酸和苯甲醇为原料合成了丙酸苄酯.考察了催化剂的制备条件及合成条件对酯化率的影响,结果显示催化剂最佳制备条件:钛前体氧化物的浸渍液为含0.07 mol·L-1 La3+的硫酸溶液,焙烧时间3 h,焙烧温度500℃.最佳反应条件:醇酸摩尔比为1:2、催化剂用量为苯甲醇用量的9.3%、反应时间3 h、反应温度120℃,酯化率达84.0%以上.用IR、1H-NMR等手段对产品进行了表征.     

焙烧温度对纳米级SO4^2-／TiO2固体超强酸性能的影响

用锐钛型纳米TiO2制备了纳米级SO4^2-／TiO2固体超强酸，考查了焙烧温度对酸强度、比表面积、红外光谱及其催化活性的影响．结果显示该催化剂在450℃焙烧3h，可以形成纳米级SO4^2-／TiO2固体超强酸的结构，用该催化剂催化乙酸和丁醇酯化反应可使酯化率达到98．4％。     

磺化活性炭固体酸在藻类乙醇热液化中的应用研究

采用浓硫酸磺化法制备磺化活性炭固体酸(AC-SO_3H),考察了反应温度和活性炭粒度对固体酸总酸量的影响.结果表明,反应温度越高、活性炭粒度越小,AC-SO_3H总酸量越大,最大酸量为0.878 mmol g~(-1).将该催化剂分别应用到小球藻和浒苔的乙醇热液化过程,对其催化性能进行考察.结果表明:AC-SO_3H的催化活性随其总酸量的增加而提高,最佳用量均为5%.在最优催化条件下,小球藻和浒苔液化的生物油产率分别提高了12.32%和10.33%;残渣收率分别降低了4.11%和4.49%;生物油热值分别提高了1.18和2.38 MJ kg~(-1).AC-SO_3H催化剂的加入促进了液化过程中的酯化和脱羧反应,并且可能改变了蛋白质的降解路径,抑制了美拉德反应,对生物油品质起到了改善作用.     

焙烧温度对纳米级SO2- 4/TiO2固体超强酸性能的影响

用锐钛型纳米TiO2制备了纳米级SO2- 4/TiO2固体超强酸,考查了焙烧温度对酸强度、比表面积、红外光谱及其催化活性的影响.结果显示该催化剂在450℃焙烧3 h,可以形成纳米级SO2-4/TiO2固体超强酸的结构.用该催化剂催化乙酸和丁醇酯化反应可使酯化率达到98.4%.     

稀土固体超强酸SO_4~(2-)/TiO_2/La~(3+)催化合成丙酸苄酯

采用浸渍法制备了稀土固体超强酸SO2 -4/TiO2 /La3 + ,并运用IR、XRD和Hammett指示剂法对其进行了表征。以制备的固体超强酸SO2 -4/TiO2 3 + 为催化剂、丙酸和苯甲醇为原料合成了丙酸苄酯。考察了催化剂的制备条件及合成条件对酯化率的影响 ,结果显示催化剂最佳制备条件 :钛前体氧化物的浸渍液为含 0 0 7mol·L-1La3 + 的硫酸溶液 ,焙烧时间 3h ,焙烧温度 5 0 0℃。最佳反应条件 :醇酸摩尔比为 1∶2、催化剂用量为苯甲醇用量的 9 3%、反应时间 3h、反应温度 12 0℃ ,酯化率达 84 0 %以上。用IR、1H NMR等手段对产品进行了表征。     

SO4^2—／MXOY型固体超强酸及其催化酯化

ＳＯ４＾２－／ＭＸＯＹ型固体超强酸用作酯化反应的催化剂，具有催化活性高、选择性好、易与产品分离、无污染、可重复利用等优点。本文综述了ＳＯ４＾２／ＭＸＯＹ型固体超强酸的研究进展及其在酯化反应中的催化作用。探讨了这类固体超强酸的制备条件、表面结构及其用作酯化催化剂的性能和寿命等问题。