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.     

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.     

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- ...     

铁系固体酸催化剂的制备及催化合成水杨酸酯

制备了铁系固体酸催化剂(Ⅰ)并将其用于催化合成水杨酸酯，优化了反应条件：当Ⅰ用量为投料质量的6．1％，mol酸：mol醇=1：4，适当提高反应温度，合成水杨酸戊酯的反应时间可缩短至3h，产率达91．3％。合成其它水杨酸酯时也取得很高的产率。通过对比，Ⅰ的催化酯化能力优于Fe2O3／SO4^2-固体超强酸催化剂，套用6次后催化性能基本保持不变。     

磁性纳米固体酸催化剂Zr(SO_4)_2/Fe_3O_4的制备及催化性能研究

本文提出将磁性和固体酸进行组装从而合成磁性纳米固体酸催化剂的思路,首先制备了纳米级磁性前体一磁基体（Ｆｅ３Ｏ４）;然后筛选出超声波法制备了不同配比的磁性纳米固体酸催化剂Ｚｒ（ＳＯ４）２／Ｆｅ３Ｏ４,对其进行了初步表征。并将其作为乙酸丁酯合成反应的催化剂,酯化转化率最高达到８４％,利用其磁性即可将催化剂进行分离。     

固体酸催化剂SO2-4/SiO2-TiO2的制备及其催化酯化性能

 分别以机械混合法和浸渍法制备了SO2-4/SiO2-TiO2固体酸催化剂,以乙醇和乙酸的酯化反应为模型反应考察了不同SiO2含量及不同温度焙烧的催化剂的活性. 结果表明,机械混合法制备的400 ℃焙烧的SO2-4/40%SiO2-TiO2催化剂活性最高,部分回流时,乙酸几乎全部转化,全回流反应100 min时,其乙酸转化率达到84%. X射线衍射分析表明, SiO2抑制了硫酸氧钛的形成; 催化剂的活性组分包括一定量的四方晶锐钛矿型TiO2、 正交晶硫酸氧钛、少量立方晶金属钛和高比表面积的SiO2. 红外光谱分析表明,添加SiO2后催化剂形成 Ti-O-Si 键,进而使SO2-4与样品表面产生强相互作用; 结合的SO2-4主要以无机螯合状双配位和有机硫酸酯两种结构形式存在. 热重-示差扫描量热分析表明, SiO2的添加使SO2-4不易脱除,同时使锐钛矿TiO2向金红石相的转变温度降低.     

固体酸催化剂SO4^2-／SiO2-TiO2的制备及其催化酯化性能

分别以机械混合法和浸渍法制备了SO42-/SiO2-TiO2固体酸催化剂,以乙醇和乙酸的酯化反应为模型反应考察了不同SiO2含量及不同温度焙烧的催化剂的活性.结果表明,机械混合法制备的400℃焙烧的SO42-/40%SiO2-TiO2催化剂活性最高,部分回流时,乙酸几乎全部转化,全回流反应100min时,其乙酸转化率达到84%.X射线衍射分析表明,SiO2抑制了硫酸氧钛的形成;催化剂的活性组分包括一定量的四方晶锐钛矿型TiO2、正交晶硫酸氧钛、少量立方晶金属钛和高比表面积的SiO2.红外光谱分析表明,添加SiO2后催化剂形成Ti-O-Si键,进而使SO42-与样品表面产生强相互作用;结合的SO42-主要以无机螯合状双配位和有机硫酸酯两种结构形式存在.热重-示差扫描量热分析表明,SiO2的添加使SO42-不易脱除,同时使锐钛矿TiO2向金红石相的转变温度降低.     

磁性纳米固体酸催化剂Zr(SO4)2/Fe3O4的制备及催化性能研究

本文提出将磁性和固体酸进行组装从而合成磁性纳米固体酸催化剂的思路,首先制备了纳米级磁性前体－磁基体（Fe3O4);然后筛选出超声波法制备了不同配比的磁性纳米固体酸催化剂Zr(SO4)2/Fe3O4,对其进行了初步表征。并将其作为乙酸丁酯合成反应的催化剂,酯化转化率最高达到84％,利用其磁性即可将催化剂进行分离。     

新型疏水性固体酸Zr(SO4)2/AC催化剂的制备及其催化性能

 将Zr(SO4)2(CZ)负载在活性炭(AC)上制备疏水性固体酸CZ/AC催化剂,用于丙烯酸与正辛醇的酯化反应,考察了催化剂制备条件对催化剂活性和疏水性的影响. 结果表明,以60～80目的活性炭负载30%的Zr(SO4)2并于110 ℃干燥后制得的CZ/AC催化剂的活性最高,丙烯酸转化率可达100.0%; CZ/AC催化剂循环使用3次,丙烯酸的转化率仍保持在97.5%. 采用X射线衍射(XRD)、傅里叶变换红外光谱(FT-IR)、X射线光电子能谱(XPS)和低温N2吸附方法对催化剂的结构和酸性进行了表征, XRD及XPS测试结果均表明硫酸锆以非晶态形式高度分散在活性炭的表面; 原位红外吸附NH3测试中在 1521 和 1695 cm-1处有两个吸收峰,表明催化剂表面存在L酸和B酸. 负载型疏水性固体酸CZ/AC催化剂的酸强度、酸量、催化活性和疏水性能均高于Zr(SO4)2.     

果糖一步水热合成碳微球固体酸催化纤维素水解

纤维素水解是生物质资源转化利用中最关键的一步. 通过硫酸浸渍活性炭方法制备的磺酸基功能化活性炭是目前纤维素水解反应中应用最为广泛的固体酸之一,但这种方法存在严重的环境污染问题. 我们利用果糖的水热碳化,在150 ℃的温和条件下合成了一种新型的富含羧基和羟基的碳微球固体酸,在离子液体1-丁基-3-甲基咪唑氯盐[BMIM][Cl]溶剂体系中,该碳微球可以有效地将纤维素水解（130 ℃,反应3 h,还原糖产率45.6%）. 为了进一步提高碳微球固体酸的活性,以磺基水杨酸为共聚物,利用果糖的水热碳化反应,通过一步水热法合成了含有磺酸基的碳微球固体酸催化剂. 系统研究了该催化剂作用下反应温度、反应时间、催化剂使用量、水的添加量以及纤维素起始浓度等因素对纤维素催化水解的影响. 在[BMIM][Cl]溶剂中,纤维素水解的还原糖产率提高到了60.7% （130 ℃,反应90 min）,且催化剂循环5次后仍能保持良好催化活性. 本工作利用果糖一步水热法制备碳微球固体酸,并将其应用于纤维素的高效水解,为生物质资源的高值化提供了一条新路径.     

磁性超细固体酸催化剂SO4^2——ZrO2／Fe3O4的组装及表征

将磁性Fe3O4纳米材料和SO4^2--ZrO2固体酸进行组装，制得一系列具有磁性和超细粒子结构的固体酸催化剂SO4^2--ZrO2/Fe3O4，采用XRD，TG－DTA和XPS等分析测试手段对催化剂的结构和性能进行了表征。并分析和测试了催化剂的磁学性能、比表面积、粒度分布和元素的组成等物理化学性质。该催化剂具有较小的粒度、较高的磁性及酯化催化活性，对乙酸丁酯合成反应的催化活性可达66％；利用Fe3O4的磁性可对催化剂进行分离和回收。经高温处理后，固体超强酸的形成对催化剂磁性、比表面积、表相原子的电子结合能以及各组分形态均有显著影响。     

碳基固体酸催化剂上溶剂上条件下酮和芳香醛交叉羟醛缩合反应

Aromatic aldehydes undergo cross-aldol condensation with ketones in the presence of carbon-based solid acid under solvent-free conditions to afford the corresponding α,β-unsaturated aldol products in excellent yields. The catalyst is reusable several times without any decrease in the yield of the reactions.     

稀土固体超强酸的制备及其对硬脂肪酸酯化反应的催化

采用溶胶-凝胶法以钛酸四丁酯为原料,经水解缩聚再缩聚,并用浸渍法添加稀土Ce和La,一定温度焙烧后制得稀土掺杂纳米二氧化钛固体超强酸。 红外光谱表明,该固体超强酸中SO2-4以桥式双配位与金属氧化物结合,XRD证明固体超强酸为锐钛矿型,SEM图像证明超强酸颗粒为球形。 将该超强酸用于硬脂酸与正丁醇的酯化反应,显示出很高的催化活性。 经0.12 mol/L Ce4+的硫酸（1.0 mol/L）溶液、0.07 mol/L La3+的硫酸（1.25 mol/L）溶液浸渍10~14 h后,500~550 ℃温度下焙烧3 h的超强酸,催化硬脂肪酸正丁酯反应的酯化率分别达到97.8%和96.7%。     

抗水性固体酸SO42--TiO2-Clay催化剂的制备及应用

固体酸催化剂以其对设备无腐蚀,后处理工艺简单,选择性好和催化剂易回收等优势逐步替代液体酸,日益受到人们的重视,特别是抗水性固体酸催化剂[1~3],因其有高活性和可回收循环使用的特点,受到了广泛的关注。     

微波水热改性制备S_2O_8~(2-)/Fe_2O_3-SiO_2固体酸及催化性能

对共沉淀法得到的Fe2O3-SiO2混合氧化物前驱物进行微波水热改性处理,经浸渍(NH4)2S2O8后再焙烧得S2O82-/Fe2O3-SiO2固体酸催化剂。用XRD、TEM、N2气吸附/脱附及化学分析方法对其进行了表征,用乙酸/丁醇酯化催化反应评估固体酸的催化性能,并与通常条件下制得的催化剂进行了比较。结果显示,引入SiO2会延迟Fe2O3晶体的形成与长大;对前驱物用250W的微波水热改性处理1.5h,制得的固体酸具有适中的比表面积、均匀的孔径分布,含硫量为6.02%,比表面积为37.1m2/g。该固体酸对乙酸丁醇酯化反应有很高的催化活性,催化酯化反应3h,乙酸的转化率高达97.7%。     

Mesoporous Porphyrin-Silica Nanocomposite as Solid Acid Catalyst for High Yield Synthesis of HMF in Water

Solid acid catalysts occupy a special class in heterogeneous catalysis for their efficiency in eco-friendly conversion of biomass into demanding chemicals. We synthesized porphyrin containing porous organic polymers (PorPOPs) using colloidal silica as a support. Post-modification with chlorosulfonic acid enabled sulfonic acid functionalization, and the resulting material (PorPOPS) showed excellent activity and durability for the conversion of fructose to 5-hydroxymethyl furfural (HMF) in green solvent water. PorPOPS composite was characterized by N₂ sorption, FTIR, TGA, CHNS, FESEM, TEM and XPS techniques, justifying the successful synthesis of organic networks and the grafting of sulfonic acid sites (5 wt%). Furthermore, a high surface area (260 m²/g) and the presence of distinct mesopores of ~15 nm were distinctly different from the porphyrin containing sulfonated porous organic polymer (FePOP-1S). Surprisingly the hybrid PorPOPS showed an excellent yield of HMF (85%) and high selectivity (>90%) in water as compared to microporous pristine-FePOP-1S (yield of HMF = 35%). This research demonstrates the requirement of organic modification on silica surfaces to tailor the activity and selectivity of the catalysts. We foresee that this research may inspire further applications of biomass conversion in water in future environmental research.     

多级孔WO3/ZrO2固体酸催化剂的制备与表征

采用复合模板表面活性剂辅助水热法一步合成了WO3/ZrO2多级孔固体酸催化剂,并应用X射线衍射、低温N2吸附-脱附、拉曼光谱及NH3程序升温脱附对催化剂进行了表征.结果表明,WO3的引入使得WO3/ZrO2催化剂的比表面积增大,表面的酸中心明显增加.在乙酸和正丁醇的酯化反应中,WO3/ZrO2多级孔固体酸催化剂表现出较...     

From Waste Biomass to Solid Support: Lignosulfonate as a Cost‐Effective and Renewable Supporting Material for Catalysis

Lignosulfonate (LS) is an organic waste generated as a byproduct of the cooking process in sulfite pulping in the manufacture of paper. In this paper, LS was used as an anionic supporting material for immobilizing cationic species, which can then be used as heterogeneous catalysts in some organic transformations. With this strategy, three lignin‐supported catalysts were prepared including 1) lignin‐SO₃Sc(OTf)₂, 2) lignin‐SO₃Cu(OTf), and 3) lignin‐IL@NH₂ (IL=ionic liquid). These solid materials were then examined in many organic transformations. It was finally found that, compared with its homogeneous counterpart as well as some other solid catalysts that are prepared by using different supports with the same metal or catalytically active species, the lignin‐supported catalysts showed better performance in these reactions not only in terms of activity but also with regard to recyclability.     

邻苯二酚与乙醇单醚化反应用固体酸催化剂表面上的积炭行为

 研究了邻苯二酚与乙醇气固相单醚化反应用固体酸催化剂表面上的积炭行为，并用TG－DTA，BET，GC－MS，FT－IR和元素分析等手段对积炭物种进行了表征．结果表明，催化剂上有两种类型的积炭，一类属可溶性积炭，主要由二苯醚及其衍生物组成，可在低温燃烧除去；另一类属不可溶性积炭，主要为缺氢的芳烃类聚合物或类石墨碳，需在高温下才能烧除．积炭主要发生在4～8nm范围的中孔内，导致反应后的催化剂大孔范围的孔分布所占的分数增大．随着反应的进行，总积炭量逐渐增多．     

亚临界水中生物固体废弃物水解产物中氨基酸的HPLC分析

亚临界水中生物固体废弃物水解产物中氨基酸的HPLC分析;亚临界水;生物质;固体废弃物;高效液相色谱;氨基酸;分析化学