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-/TiO2-HZSM-5固体超强酸催化剂的制备及酯化性能

采用溶胶-凝胶法制备了HZSM-5分子筛负载SO₄^2-/TiO₂固体超强酸催化剂, 利用直接酯化法催化合成三羟甲基丙烷油酸酯。通过IR、XRD、BET、SEM对催化剂进行了表征, 结果表明TiO₂以纳米颗粒的形式附着于HZSM-5分子筛表面, 且负载后催化剂的比表面积高达309.2m²/g, 比HZSM-5分子筛提高了45.6m²/g, 且催化剂具有强酸性(-13.8< H₀ < -12.14)。探讨了沉淀pH值、焙烧温度、焙烧时间等催化剂制备条件对SO₄^2-/TiO₂-HZSM-5固体超强酸催化剂催化三羟甲基丙烷油酸酯酯化反应活性的影响。结果表明在沉淀pH=8、硫酸的浸渍浓度为0.5mol/L、浸渍时间为30min、焙烧温度为550℃、焙烧时间4h的条件下, SO₄^2-/TiO₂-HZSM-5固体超强酸催化剂催化活性最高, 三羟甲基丙烷油酸酯的酯化率高达97.6%;抗乳化性能良好, 油水分离时间为5min。SO₄^2-/TiO₂-HZSM-5固体超强酸催化剂在重复使用6次的情况下, 酯化率下降8.8%, 催化剂的重复使用性能良好。     

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。     

稀土固体超强酸Gd3+-SO42-/ZrO2催化合成乙酸异戊酯

以乙酸、异戊醇为原料,固体超强酸Gd3+-SO2-4/ZrO2为催化剂,催化合成乙酸异戊酯。确定了固体超强酸的最佳焙烧温度,进行了固体超强酸Gd3+-SO2-4/ZrO2和SO2-4/ZrO2催化活性对比实验,以及考察了原料酸醇比、反应时间、催化剂用量对酯化率的影响。实验结果表明:反应温度110~115℃,催化剂用量2 g,n(异戊醇)∶n(乙酸)=2.0∶1.0,反应时间2 h,酯化率可达88.4%,催化剂重复使用效果明显,加Gd3+的固体超强酸的催化活性明显增强。     

多级孔ZrO2/TiO2/ZSM-5分子筛的合成及吸附-光催化协同性能

以碱酸改后的凹凸棒土为硅源,利用溶胶-凝胶法将 TiO₂和 ZrO₂负载于一步水热合成的多级孔 ZSM-5 分子筛表面,形成多级孔 ZrO₂/TiO₂/ZSM-5 分子筛。通过 XRD、SEM 和 N₂吸附-脱附仪等手段对样品进行表征,研究 TiO₂和 ZrO₂掺杂对多级孔 ZSM-5骨架结构、形貌及孔道的影响,并对亚甲基蓝溶液进行实验,探究其吸附-光催化协同性能。结果表明：ZrO₂负载促进了锐钛矿 TiO₂的形成,同时利用分子筛的多级孔道和比表面积提高了底物富集能力。当反应进行 20 min时,TiO₂掺杂量为 10% 的 TiO₂/ZSM-5 分子筛光催化降解效率达 73%;进一步掺杂 ZrO₂,ZrO₂/TiO₂/ZSM-5 分子筛光催化反应效率提高至 96.2%,说明 ZrO...     

异构化制清洁汽油工艺及催化剂

介绍了异构化工艺制清洁汽油的研究现状,综述了近年来国内外轻石脑油异构化工艺及催化剂的应用与发展。简述了目前国内外主要工业化应用的异构化工艺。从活性金属和载体两方面简单介绍了双功能型金属/酸异构化催化剂的研究与发展。着重阐述了固体超强酸异构化催化剂的特点,详细说明了通过促进剂、载体及活性金属元素的引入等方面对SO₄^2-/ZrO₂型固体超强酸异构化催化剂改性方面的研究进展。通过对目前已商业应用的异构化工艺的对比,对异构化催化剂所面临的主要问题进行探讨。最终指出异构化制清洁汽油将成为我国汽油生产的重要技术手段之一,经济、环保、高效的固体超强酸催化剂将大规模工业应用于异构化催化中。     

固体酸催化合成硼酸二(3-硬脂酰氧基-1,2-丙二醇)酯

以硼酸二(3-羟甲基-1,2-丙二醇)酯和硬脂酸为原料,各种常见固体超强酸为催化剂,合成了硼酸二(3-硬脂酰氧基-1,2—丙二醇)酯。比较了各种常见固体超强酸对于该反应的催化活性,发现TiO2/SO42-型固体超强酸的催化活性最好。并探讨了TiO2/SO42-型固体超强酸的用量等因素对反应的影响。结果表明,TiO2/SO42-型固体超强酸催化活性高、催化速率快、化学稳定性好、重复使用性佳、环境友好。在最佳条件下,硼酸二(3-硬脂酰氧基-1,2-丙二醇)酯的收率可达85.3%。     

SO42-/MxOy型固体超强酸研究进展

SO₄^2-/M_xO_y固体超强酸具有不腐蚀设备、污染小、耐高温、对水稳定性好和可重复使用等优点。综述了SO₄^2-/M_xO_y型固体超强酸的催化机理、失活原因、改性及表征方法,并对今后SO₄^2-/M_xO_y型固体超强酸的研究方向进行了展望。     

工艺条件对正戊烷异构化反应的影响

将Pt-SO₄₂-/ZrO₂-Al₂O₃型固体超强酸催化剂应用于正戊烷异构化反应,考察了反应温度、反应压力、空速、氢油比等对正戊烷异构化反应影响,确定了最佳反应条件。     

稳定高效Ru/TiO2-ZrO2催化剂处理苯酚磺酸废水

催化湿式氧化（CWAO）技术可高效处理有机废水,但现有催化剂的性能,尤其是其稳定性距工业应用还有很大差距。利用ZrO₂对TiO₂载体进行掺杂调变,研制出了具有良好稳定性的Ru/TiO₂-ZrO₂催化湿式氧化催化剂。结果表明, Ru/TiO₂催化剂在进行连续5次催化湿式氧化降解苯酚磺酸（phenolsulfonic acid,PSA）废水的反应后,总有机碳（total organic carbon,TOC）转化率由99.1%降低至65.3%;而Ru/TiO₂-ZrO₂催化剂在Ti/Zr质量比为9∶1~7∶3范围内,能表现出优良的反应性能,在连续5次反应后, TOC转化率稳定保持在90%以上。X射线仪衍射（XRD）、N₂吸脱附（BET）、X射线扫描微探针电子能谱仪（XPS）、氢气程序升温还原（H₂-TPR）和电感耦合等离子体发射光谱（ICP-OES）表征结果表明：ZrO₂能够进入TiO₂的晶格,TiO₂-ZrO₂固溶体的生成阻止了TiO₂由锐钛矿相向金红石相的转变。另外,ZrO₂的调变加强了Ru与载体的相互作用,有效抑制了活性金属Ru的流失。稳定的载体结构和良好的抗流失性能是Ru/TiO₂-ZrO₂催化剂具有优良反应性能的主要原因。     

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.     

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。     

硫酸根对聚合氮化碳光催化活性的影响

在pH=1条件下分别加入硫酸根、硝酸根、磷酸根对三聚氰胺进行处理,采用高温煅烧法制备了一系列聚合氮化碳材料,并通过X射线衍射（XRD）、扫描电子显微镜（SEM）、紫外-可见漫反射光谱（UV-Vis DRS）等分析手段对样品进行了表征。以罗丹明B（RhB）为污染物,探究了在可见光下聚合氮化碳对RhB的光催化降解性能、稳定性以及降解机理。加入0.12 mol硫酸根处理的聚合氮化碳（CN-0.04SO₄^2-）在45 min内对RhB的降解率为99.1%,其伪一级动力学常数是未加硫酸根的23.0倍,硫酸根能有效地增强聚合氮化碳的光催化活性。CN-0.04SO₄^2-经过3次循环实验对RhB的降解率略有下降,说明其具有良好的稳定性。活性物种捕获实验表明,影响光催化降解RhB的主要活性物种是·O₂^-和·OH。     

Promotion of zirconia acidity by addition of sulfate ion

The promotion of zirconia by SO₄²⁻ is studied by percolating of zirconia with aqueous solutions of several sulfur compounds and several concentrations of H₂SO₄ as sources of sulfur. The presence of SO₄²⁻ is necessary to have catalytic activity to isomerize n-butane and produces a great increase in the stability of the physical texture to thermal treatments. The more convenient solution is 1N H₂SO₄·S0₄²⁻/ZrO₂ has the greatest catalytic activity after calcination at 893 K, where the tetragonal phase of ZrO₂ predominates. The catalytic activity was found proportional to the specific surface area and surface SO₄²⁻ concentration.     

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。     

SO42-/ZrO2轻质烷烃异构化催化剂的制备和工业应用进展

硫酸化氧化锆固体酸（SO₄^2-/ZrO₂）烷烃异构化催化剂兼具高活性、可再生和环境友好的优点,具有广阔的应用前景。本文综述了SO₄^2-/ZrO₂催化剂在轻质烷烃异构化中的工业应用进展,包括市场现状、现有技术、经济性等方面,并对专利和文献中报道的催化剂制备技术进行了论述总结。重点针对催化剂的关键制备参数以及对催化剂结构和异构化性能的影响进行了深入分析和探讨,包括氢氧化物前体的沉淀和焙烧条件、助剂的添加和改性作用、催化剂预处理条件和原料水含量的影响等。最后对催化剂开发和工业化中的难点给出了分析和建议,并展望了未来的催化剂发展方向,指出拓宽催化剂的原料适应性、发展新型制备技术和助剂体系、结合催化剂再生等工艺研究是未来的发展方向。     

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。     

制备条件对Pt/SO42-/ZrO2-Al2O3异构化性能的影响

采用沉淀法制备了Pt/SO₄^2-/ZrO₂-Al₂O₃ (PtSZA)催化剂,考察了氢氧化锆水凝胶干燥速率、锆盐浓度、铂含量、Al₂O₃和SO₄^2-添加顺序等制备条件对PtSZA异构化性能,尤其是低温异构化性能的影响,并用XRD和TG对催化剂进行了表征。结果表明,提高水凝胶的干燥速率降低了PtSZA催化剂中的硫含量,大大提高了催化剂中的单斜相,进而导致了催化剂低温失活加速以及高温活性下降。较低或较高的锆盐浓度劣化了PtSZA的低温异构化稳定性,以0.4~0.6mol/L硝酸氧锆制备的催化剂硫含量和四方相氧化锆含量较高,异构化活性相对较好,Al₂O₃和SO₄^2-添加顺序对PtSZA异构化性能没有明显影响。