固体碱催化剂

综述了最近30年来固体碱催化剂的研究现状，包括固体碱催化剂的种类、优缺点以及各类催化剂中影响其催化性能的因素。重点探讨了碱性前驱体和载体对负载型无机固化碱碱强度的影响，展望了未来固体碱剂的发展方向。     

钙基负载型固体碱催化酯交换反应活性评价

动植物油脂与醇通过酯交换反应制备生物柴油,目前,工业上一般采用NaOH、KOH、NaOCH,等均相催化剂。均相催化剂的缺点是产品后处理复杂,产生大量含碱含油工业废水。而非均相固体碱催化酯交换反应,产品与催化剂分离容易,产品不需要水洗,避免了大量废液的排放。采用非均相固体碱制备生物柴油的文献报道较多,但固体碱的碱中心数、碱中心强度对酯交换反应影响的报道较少。本研究制备了钙基负载型固体碱催化剂,重点研究钙基负载型固体碱的制备工艺条件对碱强度、碱量分布的影响,考察碱强度、碱量分布对催化菜籽油与甲醇的酯交换反应制备生物柴油转化率的影响。     

金属氧化物固体碱在有机合成中的应用

综述了近年来金属氧化物固体碱的研究现状,包括金属氧化物固体碱的种类及其在有机合成中的应用进展,并对固体碱催化剂的未来发展方向进行了展望.     

固体碱上硫醇氧化反应中助剂的作用

采用微波分散MgO的方法制备固体碱以替代脱硫醇反应中常用的液体碱，其制水冲刷性有利于延长固体碱催化剂的寿命。使用甲醇和含表面活性剂助剂能明显提高催化剂的活性。采用吸光光度法监测反应体系，发现助剂的加入可以加大活性组分磺化酞菁钴（CoPcS)在,催化剂表／界面水相中的溶解度；而紫外光谱的研究进一步证实了甲醇可以防止CoPcS分子间的二聚，促进活性组分的高分散。     

金属基介孔固体碱催化剂的制备与应用

应可持续发展与绿色化学的需要,非均相催化剂替代传统的均相催化剂引起研究者的广泛重视。其中,金属基介孔固体碱具有比表面积大、腐蚀性小、传质速率快、易分离等优点,是一种理想的绿色催化剂。本文综述了近年来制备不同的金属基介孔固体碱(包括MgO、类水滑石(HTs)及改性的Al₂O₃、ZrO₂、CeO₂)的研究进展,重点讨论了软模板法、硬模板法、溶剂挥发自组装法、无模板剂法等制备各种金属基介孔固体碱的方法和机理。此外,还介绍了金属基介孔氧化物在催化、储能与环境领域中的实际应用。最后,简要分析了金属基介孔固体碱制备过程中存在的问题,并展望其在未来的发展趋势,为新型金属基介孔固体碱的构筑提供了新的思路。     

过渡金属改性Mg-Al基固体碱催化剂上碳酸丙烯酯与甲醇合成碳酸二甲酯的研究

以共沉淀法制备了一系列不同价态过渡金属(Fe、Cu、Zr)改性的Mg-Al固体碱催化剂,考察了其对于甲醇与碳酸丙烯酯(PC)酯交换合成碳酸二甲酯的反应性能。采用XRD、N_2吸附-脱附、FT-IR、XPS、CO_2-TPD等手段对催化剂的物理化学性质进行了表征。结果表明,催化剂的碱强度、碱密度是影响催化活性的主要因素,不同价态过渡金属的加入可以调控Mg-Al固体催化剂的碱性。在考察的催化剂中,FeMgAl催化剂具有最高的表面碱密度,因此,表现出最好的催化性能。在温度为65℃、时间为4 h、甲醇与PC物质的量比为10∶1、催化剂用量为4%的反应条件下,PC转化率可达66.2%。     

取代氨乙基膦酸钡负载新型固体碱制备及催化性能研究

由于固体碱催化剂具有反应条件温和,选择性高,不腐蚀设备,与产物容易分离,可重复使用,不污染环境等优点,所以寻求环境友好的新型固体碱、固体超强碱催化材料已成为众多研究者关注的焦点。     

空心结构磁性固体碱催化剂Fe3O4@LDO的制备与性能

基于水滑石类化合物的复合氧化物(LDO)是一类性能优异的固体碱催化剂,对其进行改性和功能化引起了越来越多的关注。本文将空心结构和Fe_3O_4引入到镁铝复合氧化物中,制备了一种空心结构磁性固体碱催化剂Fe_3O_4@LDO。这种空心结构磁性固体碱催化剂粒子具有以镁铝复合氧化物为壳层,空心Fe_3O_4为核的核壳结构。由于其独特的空心结构,Fe_3O_4@LDO粒子的悬浊液具有良好的稳定性,将其应用于催化Knoevenagel缩合反应,达到平衡后苯甲醛的转化率约为62%,显示出较好的催化性能。同时,Fe_3O_4@LDO粒子具有较强的磁性,非常方便分离与回收,是一种性能优良的磁性固体碱催化剂。     

生物柴油催化剂KF/Zn-Al固体碱的制备及表征

采用共沉淀、高温焙烧及KF掺杂Zn-Al类水滑石的方法制备了KF/Zn-Al固体碱催化剂。 通过正交试验考察了制备条件对KF/Zn-Al固体碱催化活性的影响,得到的优化条件为：陈化温度353 K、陈化时间16 h、焙烧温度823 K、焙烧时间6 h及m(KF)/m(Zn-Al)=1。 以优化条件下制备的KF/Zn-Al固体碱为催化剂,在n(醇)/n(油)=9、m(催化剂)/m(油)=0.04、反应温度338 K、反应时间0.5 h的条件下,菜籽油转化率可达97.75%。 采用TG DTG、BET、XRD、SEM技术及Hammett指示剂法对催化剂及其前驱体进行了表征。 对催化剂结构及表面性质与其活性之间的关系进行了讨论。     

有序介孔Ru-MgZr复合氧化物合成及催化亚油酸异构化性能

筛选高效、高选择性多相催化剂异构化亚油酸是共轭亚油酸(CLA)研究的重点。 本文采用溶剂挥发自组装改进的溶胶-凝胶法,合成有序介孔Ru掺杂的MgO-ZrO₂固体碱催化剂。 考察了催化剂中不同Mg物质的量对催化剂孔径、比表面积和表面碱性以及Ru等的结构和性能对催化性能的影响。 对比了催化剂的形貌、表面碱性及Ru组分对催化性能的影响程度。 结果表明,n(Zr)∶n(Mg)=3∶1时,Ru掺杂的MgO-ZrO₂固体碱催化剂具有高度有序的介孔结构和高的比表面积。 而n(Zr)∶n(Mg)=1∶1时, MgO-ZrO₂固体碱催化剂合成CLA产率较高,反应时间4 h,产率达到85%,催化效率为0.099 g(CLA)·L^-1(solvent)·min^-1,并且催化产物主要为具有生物活性的3种共轭亚油酸异构体。 催化剂的强碱性位点和晶格Ru是催化异构化反应的两个活性位点,强碱性位点是提高催化性能的关键。 固体碱复合氧化物催化效率高、制备方法简单、反应产物生物活性高等优点,具有较好的应用前景。     

KF/La2O2CO3固体碱的制备、表征及催化酯交换反应的性能——一个综合创新实验

固体碱催化剂具有易分离、可循环使用、对设备无腐蚀、可使反应工艺过程连续化等优点。它被认为是催化酯交换反应制备可再生能源生物柴油的一种优异催化剂。本实验是在科研成果的基础上创新设计了一个综合实验。通过浸渍法制备了KF/La2O2CO3固体碱催化剂;利用X射线衍射测定了其物相,使用CO2程序升温脱附技术测定了催化剂的表面碱性;并以三丁酸甘油酯与甲醇进行酯交换反应作为模型反应,考查其催化活性。     

钙镁负载型固体碱催化剂制备生物柴油

固体碱催化剂;酯交换反应;脂肪酸甲酯;生物柴油     

由丁二烯一步合成乙烯苯

H.Suzuka和H.Hattori发现,在固体碱催化剂存在的条件下,丁二烯二聚化生成的乙烯基环己烯可自动进行芳香化变为乙烯苯。固体碱中以二氧化锆得到的结果最好,转化率为44％,选择性达到96％(温度为200℃)。在相同条件下的氧化镁却产生出55％的邻二甲苯。因此,碱催化剂的选择至关重要。     

负载型KNO3固体碱对环戊二烯甲基化反应的催化作用

 考察了负载型KNO3固体碱对环戊二烯(CPD)和甲醇的甲基化制备甲基环戊二烯(MCPD)反应的催化性能. 通过X射线衍射和低温氮吸附等手段研究了载体的表面性质和KNO3在不同载体表面的分解情况,并用非水溶液Hammett指示剂法测定了各固体碱的碱强度. 结果表明, KNO3负载在不同的氧化物载体上后其碱强度表现出极大的差异,负载在ZrO2, γ-Al2O3, 水滑石(HT)和MgO上能检测到H-为27.0的碱强度,这些碱性位可视为固体超强碱; 而负载在SiO2和TiO2上仅检测到了H-为9.3的碱强度,这与载体本身的表面性质密切相关. 碱强度较低的KNO3/SiO2和KNO3/TiO2以及氧化物载体本身在CPD甲基化反应中表现出较差的活性,说明催化剂应具有一定的碱强度,但是催化剂的酸性和比表面积也会对其催化活性产生一定的影响. 在所考察的催化剂中, KNO3/γ-Al2O3和KNO3/HT的催化性能最好,在450 ℃时就能催化转化约32%的CPD, MCPD的选择性可达86%左右,高于传统固体碱MgO在500 ℃时的活性.     

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.     

煤基固体酸催化合成席夫碱反应

以煤基活性炭(AC)和苯胺(ANI)为原料,通过原位-溶液聚合法制备了煤基固体酸催化剂AC@PANI-SO_3H(APS),利用扫描电子显微镜(SEM)、傅里叶变换红外光谱(FTIR)、X射线光电子能谱(XPS)和热重分析(TG)等技术手段对催化剂进行了结构和性能的表征。研究了该催化剂在微波辐射下催化合成Schiff碱化合物的活性,并对其催化工艺条件进行了优化考察。结果表明,催化剂用量5%(以每摩尔邻苯二胺用量为基准),反应时间3~20 min,溶剂选用乙醇(Et OH),Schiff碱化合物产率可达80%~93%,说明该催化剂在微波催化合成席夫碱反应中变现出良好的催化活性,反应时间短,工艺简单操作,且催化剂能重复使用5次。通过红外发现,催化剂重复5次后活性下降的主要原因是固体酸表面键合的磺酸基官能团消失,从而导致活性降低。     

NaF含量对以水滑石结构为前驱体的固体碱催化剂F-Ca-Mg-Al及碳酸二甲酯合成的影响（英文）

以碳酸丙烯(PC)和甲醇为原料,经酯交换反应合成的多功能、环保的碳酸二甲酯(DMC)是一种绿色、节能的合成方法。CaO固体碱催化剂对该反应具有良好的催化性能,但其再生性不理想。以F-Ca-Mg-Al水滑石(LDHs)为原料,制备了一系列不同Na F用量的固体碱催化剂,并对其进行了表征和酯交换反应测试。与不加氟的FCMA-0催化剂相比,经氟改性后的催化剂的比表面积、碱量、催化活性等性能均有明显提高。催化活性由高到低依次为:FCMA-0.8> FCMA-0.4>FCMA-1.2> FCMA-1.6> FCMA-0,这与总碱位量和强碱位量一致。FCMA-0.8催化剂活性最好,与纯CaO催化剂的相当,PC转化率为66.8%,DMC选择性为97.4%,DMC收率为65.1%。在10次循环使用后,FCMA-0.8催化剂的DMC收率仅下降3.9%(CaO催化剂下降33.2%)。FCMA-0.8在PC与甲醇酯交换制DMC方面具有良好的工业应用前景。     

活性白土固载H3PW12O40对1,4-丁二醇脱水催化作用的研究

近年来,固体酸取代浓硫酸应用于合成含氧杂环化合物等酸催化反应的研究日益受到重视[1],采用固体酸旨在克服用浓H2SO4作为催化剂导致的严重腐蚀设备、产品酸度高、需碱中和,后处理麻烦、污染严重等缺点.     

催化裂化汽油固体碱预碱洗的研究──负载固体碱对硫化氢的吸附过程分析

以活性炭为载体,碱金属化合物为活性组分,制备出负载固体碱,对其吸附硫化氢性能进行了研究。结果表明,此类固体碱吸附硫化氢能力较强,在固体碱孔外主要进行化学吸附,在固体碱孔内以物理吸附为主,化学吸附和物理吸附能力分别与固体碱、固体碱孔内所负载活性组分的量有关     

KF负载氧化物高效催化缺电子烯与胺类的共轭加成反应

提供了一种新型高效的催化缺电子烯与胺类的共扼加成的反应体系。首先合成了一系列负载型氟化钾固体碱,并用于催化上述反应。通过对不同载体选择考察,筛选出氟化钾负载氧化镁固体碱为最佳催化剂。在进一步的催化反应过程中发现,该催化剂对反应具有很高的催化活性,能催化该反应在短短数分钟内完成。操作简单方便,不需要任何溶剂,催化剂价格低廉,反应收率高,可重复使用,具有化学选择性,适用范围广泛等均为该催化体系的主要特征。