钒改性对SO2-4/ZrO2-Al2O3固体酸催化剂结构与催化性能的影响

采用共沉淀法和浸渍法在不同条件下制备了V2O5-SO2-4/ZrO2-Al2O3系列固体超强酸催化剂. 使用乙酸与正丁醇酯化反应评价了催化剂活性,并通过热重、X射线衍射、红外光谱、比表面积测定和X射线光电子能谱等表征方法考察了催化剂结构和性能的关系. 结果表明,载体在0 ℃陈化,最终样品于600 ℃焙烧,钒浸渍浓度为0.005 mol/L, 且后于硫酸溶液浸渍时制得的催化剂活性最高,酯化率为99.71%, 且具有较好的重复使用性. V的引入使活性四方相ZrO2更加稳定, 0 ℃陈化促进了四方相ZrO2微晶生成, 600 ℃焙烧使催化剂既具有较多活性四方相ZrO2, 又具有较大比表面积,从而提高了催化剂活性. 催化剂中形成了固体超强酸结构,且改性后 S = O 吸收峰及劈裂程度增强,催化剂活性中心数目增加,Al2O3, ZrO2, SO2-4和助剂V发生了相互作用. 低温陈化虽然提高了催化剂的活性,但是略微降低了催化剂的热稳定性.     

氧化铝对Pt-SO4^2-／ZrO2-Al2O3固体酸催化剂结构与酸性的影响

通过混捏法制备了Pt-SO4^2-／ZrO2-Al2O3固体酸催化剂，考察了该催化剂在正构烷烃低温异构化反应中的催化稳定性．采用X射线衍射、差热分析、X射线光电子能谱、核磁共振、N2吸附-脱附和微量热等表征技术，对氧化铝的作用机理进行了研究．结果表明，氧化铝起到结构助催化剂作用，对四方相氧化锆具有稳定作用，并延迟了氧化锆的晶化，抑制了氧化锆的烧结，从而增大了催化剂的比表面积和孔容．XPS结果表明，Zr3d峰向低结合能方向移动，Al2p峰向高结合能方向移动，说明Al^3＋的电子向Zr^4＋偏移．微量热结果表明氧化铝的引入提高了催化剂的酸量和酸强度．^27Al固体核磁共振结果表明，Pt-SO4^2-／ZrO2-Al2O3中的六配位铝的结构发生了变化．氧化铝的引入还可能有助于氧化锆晶格缺陷的形成，焙烧过程中Al^3＋迁移进入氧化锆晶格并同晶取代Zr^4＋形成氧缺陷位，这些氧缺陷位在S=O键诱导下显示强酸性．     

固体酸ZrO2-Ce2O3／SO4^2-催化合成丙二酸二丁酯

以含铈固体超强酸ZrO2-Ce2O3／SO4^2-为催化剂，丙二酸和正丁醇为原料合成了丙二酸二丁酯。最佳反应条件为：催化剂活化温度500℃，丙二酸100mmol，n(酸)：n(醇)=1．0：2．5，催化剂用量1g,反应时间2h，酯化率达95．8％。结果表明，加入铈有助于提高固体超强酸的使用寿命。     

V（V）促进SO4^2-／ZrO2固体超强酸的制备及催化反应

用低温陈化的方法制得V（V）促进型SO4^2-／ZrO2固体超强酸（SZV），用流动指示剂法测定其酸强度，用IR，XRD和XPS进行结构表征，并将制得的催化剂用于催化乙酸和丙三醇的酯化反应．结果表明，低温陈化样品比常温陈化有更强的酸性和更高的催化活性，IR谱图中S—O键的伸缩振动峰显著增强，在600～650℃的焙烧温度下，低温陈化样品的晶体结构为ZrO2四方相，XPS图中Zx3d峰位出现较大的化学位移，表明低温陈化使SZV样品具有较高的酸性．     

氧化铝对Pt-SO2-4/ZrO2-Al2O3固体酸催化剂结构与酸性的影响

 通过混捏法制备了Pt-SO2-4/ZrO2-Al2O3固体酸催化剂,考察了该催化剂在正构烷烃低温异构化反应中的催化稳定性. 采用X射线衍射、差热分析、X射线光电子能谱、核磁共振、N2吸附-脱附和微量热等表征技术,对氧化铝的作用机理进行了研究. 结果表明,氧化铝起到结构助催化剂作用,对四方相氧化锆具有稳定作用,并延迟了氧化锆的晶化,抑制了氧化锆的烧结,从而增大了催化剂的比表面积和孔容. XPS结果表明, Zr 3d峰向低结合能方向移动, Al 2p峰向高结合能方向移动,说明Al3+的电子向Zr4+偏移. 微量热结果表明氧化铝的引入提高了催化剂的酸量和酸强度. 27Al固体核磁共振结果表明, Pt-SO2-4/ZrO2-Al2O3中的六配位铝的结构发生了变化. 氧化铝的引入还可能有助于氧化锆晶格缺陷的形成,焙烧过程中Al3+迁移进入氧化锆晶格并同晶取代Zr4+形成氧缺陷位,这些氧缺陷位在 S=O 键诱导下显示强酸性.     

V(Ⅴ)促进SO2-4/ZrO2固体超强酸的制备及催化反应

用低温陈化的方法制得V(Ⅴ)促进型SO2-4/ZrO2固体超强酸(SZV), 用流动指示剂法测定其酸强度, 用IR, XRD和XPS进行结构表征, 并将制得的催化剂用于催化乙酸和丙三醇的酯化反应. 结果表明, 低温陈化样品比常温陈化有更强的酸性和更高的催化活性, IR谱图中S=O键的伸缩振动峰显著增强, 在600～650 ℃的焙烧温度下, 低温陈化样品的晶体结构为ZrO2四方相, XPS图中Zr3d峰位出现较大的化学位移, 表明低温陈化使SZV样品具有较高的酸性.     

制备条件及添加稀土对SO42- /ZrO2 -Al2O3固体超强酸酸性影响的研究

用共沉淀法制备了SO42-/ZrO2-Al2O3固体超强酸,并采用低温陈化和添加稀土La对其制备方法进行改进.通过样品催化正丁烷异构化反应考察了该固体超强酸中nZr和nAl的最佳配比为1∶ 2.该法制备的样品的IR显示,在1393 cm-1处的吸收峰强度较常温陈化样品大大增加.XRD分析表明,低温陈化和加入稀土添加剂的样品在650℃焙烧温度下,出现了亚稳态的ZrO2 四方晶相的晶体是表面酸性和催化活性增加的微观原因.样品催化合成八乙酸蔗糖酯反应结果同样证明,在相同的时间内,低温陈化和添加稀土添加剂的样品具有较好的催化活性.     

磁性超细固体酸催化剂SO2-4-ZrO2/Fe3O4的组装及表征

将磁性Fe3O4纳米材料和SO2-4-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SO2-4-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.     

新型介孔SO4^2-/TiO2固体酸的制备及其催化酯化性能

以无定形高比表面积水合钛酸(H2Ti2O5·xH2O)为载体,采用等体积浸渍法制备了新型晶须状介孔SO42-/TiO2固体酸催化剂,利用X射线衍射、N2吸附-脱附、扫描电镜、红外光谱、热重和氨程序升温脱附等技术考察了催化剂的结构特征和表面酸性及其对乙酸与正丁醇液相酯化反应的催化活性.结果表明,SO42-/TiO2同体酸催化剂不仅具有纳米级晶粒、晶须状形貌、高比表面积和介孔结构,还保持了完善的锐钛矿晶型、较强的酸性和较高的热稳定性;当焙烧温度高于500℃时,催化剂表面结合的SO42-逐渐流失,酸中心数逐渐减少.在m(催化剂)=0.2 g、n(正丁醇)/n(乙酸)=1.5和反应时间3 h条件下,500℃焙烧的催化剂活性最高,正丁醇转化率达94%,乙酸正丁酯选择性为100%,且催化性能和分离沉降性能均优于SO42-/P25催化剂.     

固体酸ZrO2-Ce2O3/SO2-4催化合成丙二酸二丁酯

以含铈固体超强酸ZrO2-Ce2O3/SO4 2-为催化剂,丙二酸和正丁醇为原料合成了丙二酸二丁酯.最佳反应条件为:催化剂活化温度500℃,丙二酸100mmol,n(酸):n(醇)=1.0:2.5,催化剂用量1g,反应时间2h,酯化率达95.8%.结果表明,加入铈有助于提高固体超强酸的使用寿命.     

固体酸SO_4~(2-)/ZrO_2-MoO_3催化合成富马酸二甲酯

在固体酸SO2-4/ZrO2 MoO3催化下,由马来酸酐和甲醇催化合成了富马酸二甲酯.探讨了催化剂用量,原料配比,反应时间对产率的影响.最佳反应条件为:醇酸摩尔比为6∶1,反应时间3h,催化剂占反应物总质量的1.5%,产物收率在93%以上.     

以固体超强酸SO4^2-／ZrO2-Fe2O3催化合成醋酸异戊酯

以合成醋酸异戊酯为探针反应,筛选出制备固体超强酸SO2-4 /ZrO2- Fe2O3 (SZF -1 )的最佳工艺条件为:ZrOCl2·8H2O9. 7g, FeCl3·6H2O16. 2g, 常温陈化24h, 0. 5mol·L-1 H2SO4 (15mL·g-1 )浸泡5h, 550℃焙烧3h。以SZF 1为催化剂合成醋酸异戊酯的反应条件为:异戊醇200mmol, n(异戊醇)∶n(醋酸) =1. 0∶1. 3, SZF -1 1g(反应物总质量的3% ), 环己烷15mL, 回流反应3h, 酯化率93. 47%。催化剂连续使用6次后酯化率仍在70%以上。     

SO4^2—／Al2O3固体酸对邻苯二甲酸二辛酯的催化作用

采用固体超强酸催化剂由苯酐与2－乙基己醇通过酯化反应合成邻苯二甲酸二辛酯（DOP）。该固体酸由Al2O3和浓硫酸复配而成，对非均相催化过程具有很高的活性和选择性。考察了工艺条件对转化率的影响。发现用0.2%(wt)-0.3%（wt)超强酸催化剂，转化率接近100％。     

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。     

S_2O_8~(2-)/ZrO_2-Al_2O_3固体超强酸催化剂的研制与应用

固体超强酸因其特殊的晶相结构和表面特性及高比表面积使其具有许多重要的催化特性 [1] ,某些经特殊处理得到的金属氧化物 (如 Zr O2 、Ti O2 、Fe2 O3 等 )负载 SO2 - 4后可以成为固体超强酸[2 ] .有关 SO2 - 4/ Zr O2 系列固体超强酸的研究和应用报道较多[3 ,4 a,5] .夏勇德等[4 b,6 ] 报道用( NH4 ) 2 S2 O8浸渍无定形 Zr( OH) 4可制备超强酸性和催化活性比 SO2 - 4/ Zr O2 更强的新型固体超强酸 S2 O2 - 8/ Zr O2 .本文在文献方法的基础上 ,研制出新型固体超强酸 S2 O2 - 8/ Zr O2 -Al2 O3 ,以乙酸和正丁醇的酯化反应作探…     

SO4^2—／ZrO2的相结构和超强酸性及其对丁烷异构化反应的催化活性

通过沉淀、回流和掺杂等方法制备了ZrO2呈四方相及单斜相的SO4^2-／ZrO2（SZ），并用XRD，TEM，低温N2－BET和吡啶吸附IR等技术定量测量地测定和探讨了SZ的结构特征和表面超强酸性及其对丁烷异构化反应的催化活性，结果表明，ZrO2呈单斜相结构的SZ表面Broensted（B）酸与Lewis（L）酸的浓度比[B]/[L]较ZrO2以四方相为主的SZ高约40％，但其对丁烷异构化反应的比催化活性则较后者低约31％，由掺Mg^2 所制备的ZrO2呈四方相的SMZ具有与ZrO2呈纯单斜相的SZ非常接近的[B]/[L]比，且表现出比末掺Mg^2 的ZrO2以四方相为主的SZ更高的比催化活性，从催化剂晶结构对表面B酸浓度及强度影响的角度进行了讨论。     

镓掺杂SO4^2—／ZrO2的制备及其对正丁烷异构化反应的催化性能

通过沉淀、回流和浸渍法制备了镓掺杂的纳米级固体超强酸SO4^2-／Ga2O3／ZrO2，并用X射线衍射、透射电镜、热重、吡啶吸附红外光谱、低温N2-BET及化学分析等技术对SO4^2-／Ga2O3／ZrO2的结构、表面性质及其对正丁烷异构化反应的催化活性进行了研究．结果表明，掺杂Ga2O3可以抑制制备过程中ZrO2晶粒长大，有利于抑制高温下催化剂由四方相转变为单斜相．与未掺杂的催化剂相比，Ga2O3的掺杂提高了催化剂表面SO4^2-的分解温度，有利于催化剂表面形成更多的酸中心．SO4^2-／Ga2O3／ZrO2对正丁烷异构化反应显示出优异的催化性能．其中，含3％Ga2O3的样品的活性最高，220℃下其初活性为59．1％；反应1h后，其活性基本保持稳定，稳态转化率大于51％，接近该反应条件下正丁烷的平衡转化率．     

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%。     

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.