分子篩型固體超強酸、堿及催化應(yīng)用研究.pdf

1、固體超強酸、堿催化劑是工業(yè)催化劑的重要組成部分，也是近年來催化領(lǐng)域研究的熱點。該類催化劑因具有較高的酸堿強度、良好的催化活性、相對較低的催化溫度、易與反應(yīng)體系分離、可再生和重復(fù)使用、無腐蝕和不產(chǎn)生污染等優(yōu)點而引起國內(nèi)外化學(xué)工作者的重視；但傳統(tǒng)的固體超強酸、堿催化劑的載體大都是TiO2、ZrO2、Al2O3等氧化物，存在比表面小、孔結(jié)構(gòu)不豐富、不規(guī)整等缺陷。為彌補這一缺陷，探索采用介孔分子篩為載體，合成分子篩型固體超強酸、堿催化劑。介孔分

2、子篩具有規(guī)整的孔道結(jié)構(gòu)、較大的比表面積、可調(diào)節(jié)的孔徑結(jié)構(gòu)、良好的熱穩(wěn)定性和催化選擇性，為大分子化合物的催化和吸附開辟了廣闊的應(yīng)用途徑。將介孔分子篩的優(yōu)良孔結(jié)構(gòu)和固體超強酸的超強酸性或固體超強堿的超強堿性的優(yōu)點結(jié)合起來，合成一種既有固體超強酸、堿催化劑高酸強度或堿強度、高催化活性，又具備分子篩催化劑規(guī)整的孔結(jié)構(gòu)、高度的催化選擇性的新型的分子篩型固體超強酸、堿催化劑，將會有效增加催化劑的活性和選擇性，降低催化反應(yīng)溫度，更有利于工業(yè)催化應(yīng)用。

3、
　　筆者以Al-MCM-41介孔分子篩為載體，創(chuàng)造性地將固體超強酸、堿催化劑的活性組分負(fù)載于介孔分子篩表面及骨架結(jié)構(gòu)中，分別成功合成了S042-/TiO2-SnO2-Al-MCM-41分子篩型固體超強酸催化劑和2Na+O2-/Al-MCM-41分予篩型固體超強堿催化劑，并對兩種催化劑在有機合成中的應(yīng)用進行了初步研究。
　　本文第一章分別對近年來介孔分子篩、固體超強酸、固體超強堿催化劑的研究進展進行了綜述，分別總結(jié)了傳統(tǒng)固體

4、超強酸、堿催化劑的優(yōu)點和缺點，并針對傳統(tǒng)固體超強酸、堿催化劑的缺陷，并提出了本課題的研究方案。
　　第二章，筆者在本實驗室原有研究的基礎(chǔ)上，針對SO42-/TiO2-Al-MCM-41催化劑存在的催化壽命短、對水敏感等缺點進行了改進，以Al-MCM-41分子篩為載體，浸漬法合成了含鈦和錫的SO42-/TiO2-SnO2-Al-MCM-41分子篩型固體超強酸催化劑。通過XRD、FT-IR、SEM、TG-DTA、BET、NH3-TPD

5、、酸強度測定等分析測試手段，表征了其介孔結(jié)構(gòu)和表面性質(zhì)。結(jié)果表明，所制備的催化劑具有豐富和規(guī)整的介孔結(jié)構(gòu)，比表面積為500．03 m2／g，酸強度H0≤-16．04，屬分子篩型固體超強酸催化劑。
　　第三章，將新制備的SO42-/TiO2-SnO2-Al-MCM-41分子篩型固體超強酸催化劑應(yīng)用于鄰苯二甲酸二辛酯、季戊四醇雙縮茴香醛的合成及米糠油酯化脫酸反應(yīng)中，該催化劑均表現(xiàn)出優(yōu)良的催化活性，優(yōu)化合成條件后，鄰苯二甲酸二辛酯產(chǎn)率最

6、高可達99．93％，季戊四醇雙縮茴香醛產(chǎn)率最高可達90．5％，米糠油酸值可由原料的23．70％降低到3．88％。該催化劑克服了SO42-/TiO2-Al-MCM-41催化劑的缺點，其催化效果也優(yōu)于傳統(tǒng)固體超強酸催化劑。
　　第四章，筆者以Al-MCM-41分子篩為載體，在較高溫度條件下先后與NaOH和金屬Na反應(yīng)，制備了2Na+O2-/Al-MCM-41分子篩型固體超強堿催化劑。通過XRD、FT_IR、BET、SEM、TEM、堿強

7、度和堿濃度測定等分析測試手段對催化劑進行了表征，結(jié)果表明，與同類固體超強堿催化劑相比，該催化劑具有較好的孔道結(jié)構(gòu)，比表面積為276．06 m2／g，堿強度H.≥37，表面堿濃度為6．2 mmol／L，屬于固體超強堿系列中最強的堿性催化劑。
　　第五章，將新制備的2Na+O2-/Al-MCM-41分子篩型固體超強堿催化劑應(yīng)用于二芐叉丙酮、芹菜酮及生物柴油的合成中，該催化劑均表現(xiàn)出優(yōu)良的低溫催化活性和良好的催化選擇性，優(yōu)化合成條件后，