小米炭磺酸制備及其催化性能的研究.pdf

1、隨著人們環(huán)境意識的加強(qiáng)和環(huán)境保護(hù)要求的日益嚴(yán)格，有關(guān)固體酸催化劑的研究也得到了長足的發(fā)展。目前有機(jī)固體磺酸材料雖然己廣泛應(yīng)用于工業(yè)領(lǐng)域，但其自身存在著價(jià)格高、強(qiáng)度差、在有機(jī)溶劑中易膨脹、且來源于煤和石油等不可再生的礦物資源等缺陷。利用生物質(zhì)制備固體磺酸材料有著廣泛的應(yīng)用前景和深遠(yuǎn)的戰(zhàn)略意義。 本文以天然球形小米為顆粒炭源，采用減壓熱解炭化，通過優(yōu)化升溫速率、炭化溫度和保溫時(shí)間等因素制備出了小米基顆粒炭材料。采用發(fā)煙硫酸作為磺化試

2、劑制備出了球形小米炭磺酸，考察了發(fā)煙硫酸濃度、磺化溫度、磺化時(shí)間、磺化升溫速率等對小米炭磺酸酸量的影響規(guī)律。在較優(yōu)條件下制備的小米炭磺酸的酸量達(dá)1.00-1.80mmol.g-1。 采用傅立葉紅外光譜(FT-IR)、熱重分析(TG)、掃描電子顯微鏡(SEM)和X射線衍射(XRD)等對小米炭和小米炭磺酸進(jìn)行了表征。FT-IR研究表明小米炭經(jīng)過減壓炭化后形成炭的稠環(huán)前軀體，所制備的小米炭磺酸有明顯的C-S吸收峰。TG研究表明，小米主

3、要在250-300℃失重，小米炭磺酸在220℃有一個(gè)大的磺酸基團(tuán)的失重峰；SEM分析表明小米炭表面孔道呈蜂窩狀，磺化后表面蜂窩保持良好；XRD研究表明小米炭隨減壓炭化溫度升高無定形程度加大。 本文還考察了小米炭磺酸在酯化反應(yīng)、環(huán)己烯與甲酸、乙酐反應(yīng)、甘油的縮醛(酮)反應(yīng)中的催化作用。小米炭磺酸在催化酯化反應(yīng)中，2h后醇的轉(zhuǎn)化率都大于90％，且對應(yīng)酯的選擇性均達(dá)到100％。在羰基化合物與甘油的縮合反應(yīng)中也具有非常好的催化活性，尤其