SO42-/TiO2/Al2O3型固体酸制备及催化合成醋酸丁酯

以共沉淀-浸渍法制备了SO₄^2-/TiO₂/Al₂O₃型固体酸催化剂,醋酸与正丁醇酯化反应作为探针反应,考察SO₄^2-/TiO₂/Al₂O₃型固体酸催化剂的催化性能,采用响应面法对制备催化剂过程中的陈化温度、硫酸浸渍液浓度和焙烧温度因素进行优化,通过XRD和IR对制备的固体酸催化剂进行表征。结果表明,在陈化温度-4 ℃、硫酸浸渍液浓度1.48 moL·L^-1和焙烧温度586 ℃条件下制得的催化剂催化性能最高,醋酸正丁酯酯化率可达98.1%,重复使用性良好。     

纳米固体超强酸催化剂SO42-/α-Fe2O3的制备及其催化合成乙酸乙酯

采用水热法合成纳米方块和纳米微球固体超强酸催化剂SO₄^2-/α-Fe₂O₃,研究超强酸的制备条件,并以此为催化剂,考察催化合成乙酸乙酯的条件。结果表明,焙烧温度450 ℃制备的纳米微球固体超强酸催化剂SO₄^2-/α-Fe₂O₃具有较好的催化活性,催化合成乙酸乙酯的条件为：n(酸)∶n(醇)=2.5∶1,反应时间2 h,反应温度95 ℃,酯化率为91.5%。     

SO42-/MxOy型固体超强酸催化剂改性及应用研究进展

SO₄^2-/M_xO_y型固体超强酸型催化剂具有活性高、污染小、不腐蚀设备和可重复使用等优点,是一种典型的环境友好催化剂。分析微乳液法、水热法、回流老化法和模板法等制备方法对催化剂催化性能的影响,介绍催化剂载体改性、引入金属或分子筛、促进剂等改性方面的研究进展,综述SO₄^2-/M_xO_y型固体超强酸催化剂在有机反应包括异构化反应、酯化反应、烷基化反应、酰化反应、脱水反应和齐聚反应中的应用。今后研究重点是如何利用新技术改进催化剂的制备过程和提高固体酸比表面积。     

SO4^2-/TiO2-Al2O3催化合成双季戊四醇六脂肪酸酯

以自制SO₄^2-/TiO₂-Al₂O₃固体超强酸为催化剂,进行双季戊四醇和脂肪酸的酯化反应,合成了双季戊四醇六脂肪酸酯,考察了酸醇摩尔比、催化剂用量、反应温度、反应时间等条件对酯化反应的影响。确定了较优的合成条件：n(脂肪酸)﹕n(双季戊四醇)=6.5﹕1,催化剂用量为总反应物质量的0.060%,210 ℃回流反应6 h。用红外光谱对反应产物进行了表征,结果表明,SO₄^2－/TiO₂-Al₂O₃固体超强酸在双季戊四醇六脂肪酸酯合成反应中有较高的催化活性和高的反应选择性,酯化率达98%以上,且催化剂重复使用8次仍保持较高活性。双季戊四醇六脂肪酸酯产品结构经FTIR表征确认。     

Ce和La改性固体超强酸S2O82-/ZrO2-SiO2催化剂合成及其酯化性能研究

以Zr(NO₃)₄·5H₂O和Na₂SiO₃·9H₂O为原料,利用共沉淀法制备前驱体,浸渍添加稀土Ce和La,一定温度焙烧后制得掺杂稀土S₂O₈^2-/ZrO₂-SiO₂固体超强酸。通过XRD、FT-IR和SEM对催化剂进行表征,以硬脂酸的酯化合成反应为探针,考察制备条件对催化剂性能的影响以及催化剂的重复使用率。结果表明,相对于未改性的S₂O₈^2-/ZrO₂-SiO₂催化剂,添加了Ce或La的固体超强酸酯化催化活性及重复使用性能均有提高。     

SO42-/MxOy型固体超强酸酸中心结构及其在轻质烷烃异构化反应中的机理研究进展

烷烃异构化是提高汽油辛烷值的重要方法。本文阐述了SO₄^2-/M_xO_y型固体超强酸的表面特征及其酸中心的形成机理与调控方法。综述了SO₄^2-/M_xO_y型固体超强酸催化剂轻质烷烃异构化碳正离子机理、单分子反应机理、双分子反应机理和金属/酸性双功能催化剂催化机理。介绍了在SO₄^2-/M_xO_y型固体超强酸催化剂上异构化反应机理的不同观点。今后,需进一步深入开展轻质烷烃异构化反应机理、活性位形成及催化剂失活原因等方面的研究,探究固体超强酸催化剂的改性方法和制备方法,制备出高催化剂活性和稳定性的异构化催化剂。     

固体超强酸SO42-/SiO2-ZrO2催化合成季戊四醇正辛酸酯的研究

通过浸渍法在实验室条件下合成了SO₄^2-/Si O^2-Zr O₂催化剂,并通过TG、XRD、FT-IR、Hammett指示剂、SEM、TEM、BET等对其进行表征。以SO₄^2-/Si O^2-Zr O₂为催化剂催化合成季戊四醇正辛酸酯,经过工艺优化后得到最佳反应条件:反应温度为200℃、正辛酸和季戊四醇的摩尔比为4.2∶1、催化剂质量为进料质量的3%、反应时间6 h,反应结束后酯化率高于98%。催化剂重复使用5次后酯化率仍达96.30%。     

硫酸促进型固体超强酸在水预处理条件下的稳定性对比

以TiO₂和ZrO₂为载体的固体超强酸作为考察对象,重点对比研究了载体与酸化方式不同的固体超强酸在两种不同温度水预处理条件下的催化稳定性。XRD和BET表征结果显示在经过水预处理之后,各组固体超强酸的晶型和孔结构没有发生变化。结合FTIR、NH₃-TPD对比研究发现,各组固体超强酸的催化活性在经过水预处理后均出现下降,水预处理温度越高,固体超强酸的酸量下降越多,酸强度减弱幅度越大,最终表现出催化活性明显下降;相比之下,硫酸促进型TiO₂固体超强酸的初始活性优于以ZrO₂为载体的固体超强酸,但稳定性较差;另外,对制备方式的研究发现,先焙烧再酸化所制得的固体超强酸其SO₄^2-在水预处理过程中损失相对较少,表现出了较好的稳定性。     

固体酸催化淀粉一锅法制备果葡糖浆的研究

研究了几种负载型固体酸催化剂催化淀粉转化为果葡糖浆的催化效果,其中,超稳Y型分子筛（USY）负载硫酸制备得到的SO₄^2-/USY可以作为双功能催化剂,既催化淀粉水解为葡萄糖,又使葡萄糖异构为果糖,实现了淀粉一锅法制备果葡糖浆的工艺途径,具有良好的催化效果。对催化剂的制备条件进行优化,发现较佳的制备条件为1.5 mol/L H₂SO₄和550℃的焙烧温度。以此为催化剂对反应条件进行优化,获得较佳的反应条件是5%淀粉（淀粉/水）、催化剂用量为淀粉质量的30%、反应温度为150℃、反应时间为1 h、转速400 r/min,得到的果葡糖浆得率为86.18%,含58.34%的葡萄糖和27.84%的果糖。对催化剂进行物理吸附表征,发现USY具有较高的比表面积和孔隙度,通过浸渍焙烧过程能有效使硫酸通过键合作用吸附在USY表面上。对催化剂进行NH₃程序升温脱附和元素分析表征发现,催化剂的重复使用活性降低与含碳有机质沉积和催化活性中心的SO₄^2-流失有关。通过简单的焙烧（除去表面积碳）和硫酸中浸渍活化（增加SO₄^2-）的催化剂再生方法,可以有效地恢复SO₄^2-/USY的催化活性。     

固体超强酸SO2-4/TiO2催化合成乙酸苯酯

以沉淀法制备了SO^2-₄/TiO₂和SO^2-₄/ZrO₂固体超强酸,采用Hammett指示剂对催化剂进行了表征。比较了不同催化剂对乙酸酐与苯酚直接酯化合成乙酸苯酯的催化活性,并考察了固体超强酸催化剂的制备条件及酯化反应条件对催化活性的影响。实验结果表明,SO^2-₄/TiO₂₂固体超强酸具有较高的催化活性,最佳合成条件：SO^2-₄/TiO₂于600 ℃焙烧4 h,固体超强酸SO^2-₄/TiO₂用量为原料总质量的3%,原料乙酸酐与苯酚物质的量比为1.05∶1.00,反应温度（140~150） ℃,反应时间1.5 h,乙酸苯酯收率为98.0%。     

Preparation and characterization of sulfated TiO2 with rhodium modification used in esterification reaction and decomposition of methyl orange☆

A unique Rh/TiO_2 solid acid catalyst modified with H_2SO_4 was synthesized and evaluated in the esterification reaction of propylene glycol methyl ether and decomposition of methyl orange(MO) in aqueous phase under halogen lamp irradiation. For this purpose, rhodium(Rh) nanoparticles were loaded on SO_4~(2-)/TiO_2 via the photo-deposition method. It was found that SO_4~(2-)/Rh–TiO_2 exhibited stronger catalytic activity than SO_4~(2-)/TiO_2. The new catalysts were characterized by X-ray powder diffraction(XRD), Brunauer–Emmett–Teller(BET), Transmission electron microscopy(TEM) and high-resolution(HRTEM), X-ray photoelectron spectroscopy(XPS) and Fourier Transform infrared spectroscopy(FTIR). Results from XRD and BET show that SO_4~(2-)/Rh–TiO_2 has higher specific surface area and smaller pore size than SO42-/TiO_2. The distribution of loaded Rh was found to be uniform with a particle size of 2–4 nm. Data from XPS reveal that Rh primarily exists as Rh~0 and Rh~(3+)in Rh–TiO_2 and SO_4~(2)-/Rh–TiO_2. These valence forms of Rh likely contribute to the enhanced catalytic activity. Furthermore, FT-IR spectra of the catalysts show an abundance of surface hydroxyl groups, which help the formation of hydroxyl radicals and the enhancement of surface acid density. The results show that more acid sites are formed on the sulfated Rh–TiO_2, and these acidic sites are largely responsible for improving the catalytic performance. This superior SO_4~(2-)/Rh–TiO_2 catalyst has potential applications in reactions requiring efficient acid catalysts, including esterification reactions and waste water treatment.     

Preparation of solid acid catalyst SO42−/TiO2/γ-Al2O3 for esterification: A study on catalytic reaction mechanism and kinetics

In this work, a series of SO₄^2-/TiO₂/γ-Al₂O₃ solid acid catalysts were synthesized by impregnation method, in which nano-TiO₂ was prepared by sol-gel method, and then the nano-TiO₂ sol was loaded on porous γ-Al₂O₃ supporter through impregnation. The structure and property of catalyst were characterized by XRD, N₂-BET, SEM, TEM, XPS, NH₃-TPD, Pyridine-IR and FT-IR. In addition, the catalyst of chelate bidentate coordination acid center model was established. The catalytic performance test was carried out in the esterification of n-butyl alcohol with lauric acid and the catalyst showed excellent activity. The experimental results showed that the medium strength acid sites were more dominant active sites than the strong and weak acid sites for the rapid esterification reaction. Its kinetic behaviors and activation energy were studied for the esterification under the catalytic reaction condition.     

Hydrolysis of mechanically pre-treated cellulose catalyzed by solid acid SO_4~(2-)-TiO_2 in water–ethanol solvent

An efficient catalyst SO_4~(2-)-TiO_2(ST) from industrial metatitanic acid has been successfully prepared to catalyze hydrolysis of ball-milling cellulose. The results show that the highest catalytic efficiency is obtained for ST calcined at 450 °C(ST-450) with the yield of 21.8% glucose, 13.0% 5-HMF and 4.2% furfural at 200 °C for30 min. The ball milling of cellulose and solid acid catalyst significantly enhances the cellulose hydrolysis. The high Lewis to Br?nsted acid sites ratio for ST-450 induced by bidentate ligands between SO_4~(2-)and TiO_2 benefits high organics yield, and high total acid sites contribute to the high cellulose conversion. The large pore volume of0.29 cm~3·g~(-1) and appropriate pore size of 7.35 nm of ST-450 also contribute to the high performance. High reaction temperature over 200 °C exhibits negative effect on glucose and 5-HMF yield due to undesired side reactions, while furfural product is stable in the reaction system. The bidentate ligands between SO_4~(2-)and TiO_2 are considered as active acid sites for cellulose hydrolysis in water–ethanol solvents.     

新型纳米SO42-/TiO2催化剂制备及催化合成醋酸丁酯

采用高压水热法合成纳米锐钛矿相TiO₂前驱体,通过H₂SO₄溶液浸渍制备系列新型SO₄^2-/TiO₂催化剂,采用XRD、TG-DTG和TEM对其结构和形貌进行表征,并用于催化醋酸与正丁醇的酯化反应,考察H₂SO₄溶液浓度、浸渍时间和反应时间对酯化率的影响。结果表明,在H₂SO₄浓度1 mol·L^-1、浸渍时间12 h和反应时间180 min条件下,酯化率高达99.2%,催化剂具有优异的催化性能和较佳的重复使用性。     

C/TiO2-SO42-的制备及其光解水性能

通过溶胶-凝胶制备过程中水含量控制,分别获得了硫酸根修饰的TiO₂（25）和无修饰的TiO₂（150）两种二氧化钛载体。在两种载体上,通过浸渍法引入不同浓度的碳点胶体,获得了系列不同C含量的C_x/TiO₂（25）和C_x/TiO₂（150）催化剂。利用TEM、XRD、FT-IR、UV-Vis、BET、XPS等表征分析了催化剂的表面形貌、晶格间距、晶型结构、光吸收、孔结构及元素组成。结果显示：相对于无硫酸根修饰的TiO₂（150）催化剂,硫酸根修饰的TiO₂（25）催化剂的光吸收发生显著红移,展示了更宽的可见光响应;对于TiO₂（25）样品,C的引入可提高其O_ads/O_latt比值。催化性能研究显示,C的引入可以提高其光催化活性。     

SO_4~(2-)/M_xO_y型固体超强酸催化剂改性研究进展

介绍固体超强酸催化剂的发展、特点、应用及改性研究方向,研究催化剂酸强度低、催化剂易失活和稳定性差等问题,并提出解决方案。通过对国内外SO_4~(2-)/M_xO_y型固体超强酸催化剂的研究,分析向载体中引入稀土元素、分子筛、其他金属、纳米材料和交联剂对固体超强酸催化剂催化活性、热稳定性、酸性、比表面积和晶型等的影响,综述采用S2O2-8或硫酸盐替换SO_4~(2-)作为催化剂活性组分对催化剂的催化活性、酸强度及结构等的影响以及引入过渡金属(贵金属)形成的双官能团对催化剂结构与活性的影响,对制约SO_4~(2-)/M_xO_y型固体超强酸催化剂研究与工业化应用的催化剂寿命、稳定性、机械强度、合成方法、催化活性及催化剂再生等问题进行探讨。     

低温选择性催化还原催化剂二氧化硫中毒及再生特性

采用液相共沉淀法制备Mn-Ce/TiO₂低温选择性催化还原催化剂,催化剂在120 ℃无二氧化硫条件下低温SCR活性高,NO转化率为92%。利用BET、SEM、TEM、XRD和XPS等技术对催化剂的二氧化硫中毒特性进行分析,结果表明,催化剂中毒是由于(NH₄)₂SO₃和(NH₄)₂SO₄在催化剂表面发生沉积,采用水洗、加热和还原气体保护加热等方式对催化剂进行再生实验,发现水洗对催化剂活性再生非常有效,特别是在水洗浸泡过程中采用超声波震荡。用离子色谱技术对水洗副产物进行分析,发现水洗液中主要离子为NO₃^-、SO₄^2--和NH₄^+。