微波制备纳米固体超强酸SO4^2-／ZrO2及催化合成乳酸丁酯的研究

固体超强酸作为酯化反应的催化剂，充分显示了该类催化剂酸强度高、催化活性好、无污染等优点，但这类多相催化反应体系往往存在反应界面小、传质阻力大等弊端，当固体微粒达到纳米级就可以扩大其表面积，提高其催化活性。本采用微波法成功制备出纳米级固体超强酸SO4^2-／ZrO2.同时将其用于催化酯化合成乳酸正酯，并优化了合成乳酸正酯的工条件。     

稀土元素改性SO_4~(2-)/TiO_2及其催化合成乙酸松油酯的研究

用几种稀土元素对单一型固体超强酸SO24-/TiO2进行改性。结果表明,用Ce4 改性效果较好,且当Ce4 质量分数为7.5%、经500℃焙烧3h后催化剂SO24-/TiO2-Ce4 的催化活性最佳,并用TEM、XRD和IR对其结构进行了表征。该改性催化剂属于纳米级材料,粒径为32nm,粒度均匀。并以该固体超强酸SO24-/TiO2-Ce4 为催化剂,松油醇和乙酸酐为原料合成乙酸松油酯。利用正交试验得到适宜的合成条件为:反应温度70℃、催化剂用量3%、松油醇与乙酸酐物质的量之比为1∶1.5、反应时间6h。在此条件下,松油醇转化率达99%,产物中乙酸松油酯含量达90%。与普通型固体超强酸进行比较,SO24-/TiO2-Ce4 具有更高的催化活性和选择性。     

及其催化合成乙酸松油酯的研究

用几种稀土元素对单一型固体超强酸SO2-4/TiO2进行改性.结果表明,用Ce4 改性效果较好,且当Ce4 质量分数为7.5 %、经500 ℃焙烧3 h后催化剂SO2-4/TiO2-Ce4 的催化活性最佳,并用TEM、XRD和IR对其结构进行了表征.该改性催化剂属于纳米级材料,粒径为32 nm,粒度均匀.并以该固体超强酸SO2-4/TiO2-Ce4 为催化剂,松油醇和乙酸酐为原料合成乙酸松油酯.利用正交试验得到适宜的合成条件为:反应温度70 ℃、催化剂用量3 %、松油醇与乙酸酐物质的量之比为1∶1.5、反应时间6 h.在此条件下,松油醇转化率达99 %,产物中乙酸松油酯含量达90 %.与普通型固体超强酸进行比较,SO2-4/TiO2-Ce4 具有更高的催化活性和选择性.     

固体超强酸催化合成丁醛1,2-丙二醇缩醛

以固体超强酸SO42-/TiO2-MoO3为催化剂,对以丁醛和1,2-丙二醇为原料合成丁醛1,2-丙二醇缩醛的反应条件进行了研究。实验表明:在固体超强酸SO42-/TiO2中添加MoO3有利于产物的合成,具有更好的催化活性。较系统地研究了醛醇摩尔比、催化剂用量、反应时间等因素对得率的影响。最佳反应条件为:丁醛与1,2-丙二醇摩尔比(n丁醛∶n1,2-丙二醇)为1∶1.5,催化剂用量为反应物料总质量的0.5%,环己烷为带水剂,反应时间45 m in。上述条件下,SO42-/TiO2-MoO3是合成丁醛1,2-丙二醇缩醛的良好催化剂,其得率可达87.5%.     

纳米级固体超强酸SO2-4-/ZrO2催化合成乙酸芳樟酯的研究

首次采用纳米级固体超强酸SO2-4/ZrO2为催化剂合成乙酸芳樟酯,考察了催化剂用量、反应温度、反应时间、乙酐与芳樟醇摩尔比(酐醇比)等因素对反应的影响.结果表明,反应温度30℃、反应时间6.5 h、催化剂用量为原料质量的2.5%、酐醇比为2.51时,芳樟醇转化率为93.2%,产物中乙酸芳樟酯含量为53.78%,总酯含量为76.89%.通过与其它催化剂对比发现,本实验反应时间较短,催化剂可重复使用,有较好的应用潜力.     

微波辐射下SO4^2-／ZrO2-TiO2催化合成乙酸诺卜酯

以自制诺卜醇和乙酸为原料,固体超强酸SO4^2-／ZrO2-TiO2为催化剂,甲苯为带水剂,在微波辐射条件下合成乙酸诺卜酯,考察了微波辐射条件和催化剂制备条件、催化剂用量等对乙酸诺卜酯得率的影响。结果表明,微波辐射温度、时间及催化剂的制备条件和用量对乙酸诺卜酯得率有较大影响。优化的工艺条件为：诺卜醇质量20g,醇酸物质的量比1：1．15,微波辐射温度105℃,微渡功率650W,辐射时间85min,催化剂SO4^2-／Zr02-TiO2（Ti与Zr质量之比为6：1,焙烧温度450℃）用量为诺卜醇质量的2．5％,该条件下乙酸诺卜酯得率81．3％。此外,催化剂可重复使用4次。与普通加热反应相比,时间缩短,产物得率提高。     

纳米级固体超强酸SO4^2-／ZrO2催化合成乙酸芳樟酯的研究

首次采用纳米级固体超强酸SO4^2-/ZrO2为催化剂合成乙酸芳樟酯，考察了催化剂用量、反应温度、反应时间、乙酐与芳樟醇摩尔比(酐醇比)等因素对反应的影响。结果表明，反应温度30℃、反应时间6．5h、催化剂用量为原料质量的2．5％、酐醇比为2．5：1时，芳樟醇转化率为93．2％，产物中乙酸芳樟酯含量为53．78％，总酯含量为76．89％。通过与其它催化剂对比发现，本实验反应时间较短，催化剂可重复使用，有较好的应用潜力。     

一种新型催化合成α-松油醇的固体催化剂研究

通过用固体超强酸Zr02/SO4-为催化剂催化松节油水合反应的实验,从中考察了此固体催化剂的催化性能,研究了合成α-松油醇的最佳工艺条件。实验结果表明,在反应温度80℃,催化剂用量为松节油质量的5%,反应时间10 h,松节油∶溶剂∶助剂∶水为1∶1∶1∶2(质量比)时,其α-蒎烯的转化率为90%,生成α-松油醇的选择性为64.96%。并对α-蒎烯和松油醇理想气体的△Hfφ,g、Sgφ进行了估算,为今后的理论研究提供了数据支持。     

SO2-4/SnO2固体超强酸催化合成松油醇的研究

将SO2 - 4/SnO2 固体超强酸用于催化合成松油醇 ,显示出很高的催化活性 ;获得了SO2 - 4/SnO2 制备及松油醇合成的较好工艺条件 :硫酸浓度为 1 0mol/L ,焙烧温度 550℃ ,焙烧时间 3h ,催化剂用量为松节油重量的 8% ,一氯乙酸与松节油的摩尔比为 1 0～ 1 4∶1,反应温度 6 0℃ ,反应时间 8～ 12h。SO2 - 4/SnO2 还具有良好的重复使用性能和再生效果。     

纳米固体超强酸催化合成乙酸松油酯的研究

研究了纳米固体超强酸SO2-4/ZrO2催化松油醇乙酰化反应.通过正交试验得出反应的最佳工艺条件:反应温度50 ℃,反应时间5 h,催化剂用量3 %,乙酐和松油醇摩尔比(酐醇比)为1.3∶1.在此条件下进行稳定性实验,产物中总酯的含量为92.79 %,主要副产物柠檬烯和异松油烯的含量为5.27 %,松油醇的转化率100 %;催化剂的活性和选择性都优于普通固体超强酸,而且可重复使用5次.     

SO2-4/ZrO2固体超强酸催化碱木质素氢还原反应

采用浸渍-焙烧法制备SO2-4/ZrO2固体酸催化剂,通过XRD、FT-IR、SEM和Hammett指示剂法对固体酸的结构和酸强度进行表征。考察不同条件制备的SO2-4/ZrO2固体酸催化剂,在不同反应条件下对碱木质素氢还原反应的催化作用,并用化学法对反应前后碱木质素官能团进行定量测定。结果表明,硫酸浸渍浓度为1 mol/L,550℃焙烧3.5 h制备的SO2-4/ZrO2固体超强酸对碱木质素氢还原反应具有较高的催化活性,在催化剂添加量5%,反应温度100℃,时间4 h,氢气压力3 MPa时,反应后碱木质素总羟基、酚羟基和醇羟基分别为9.34%、3.28%和6.06%,较反应前分别增加55.15%、13.89%和93．00%;木质素的苯环结构稳定,活性官能团含量增加,反应活性提高。     

SO_4~(2-)/ZrO_2固体超强酸催化碱木质素氢还原反应

采用浸渍-焙烧法制备SO2-4/ZrO2固体酸催化剂,通过XRD、FT-IR、SEM和Hammett指示剂法对固体酸的结构和酸强度进行表征。考察不同条件制备的SO2-4/ZrO2固体酸催化剂,在不同反应条件下对碱木质素氢还原反应的催化作用,并用化学法对反应前后碱木质素官能团进行定量测定。结果表明,硫酸浸渍浓度为1 mol/L,550℃焙烧3.5 h制备的SO2-4/ZrO2固体超强酸对碱木质素氢还原反应具有较高的催化活性,在催化剂添加量5%,反应温度100℃,时间4 h,氢气压力3 MPa时,反应后碱木质素总羟基、酚羟基和醇羟基分别为9.34%、3.28%和6.06%,较反应前分别增加55.15%、13.89%和93.00%;木质素的苯环结构稳定,活性官能团含量增加,反应活性提高。     

磁性纳米固体超强酸的制备及合成松香甘油酯的研究

采用溶胶-凝胶法制备了磁性纳米固体超强酸SO2-4/TiO2-Fe3O4,以松香甘油酯的合成为目标反应,探讨了制备条件对SO2-4/TiO2-Fe3O4催化剂酯化性能的影响.得出最佳制备条件为:Ti与Fe的摩尔比为30∶1, 用浓度为1.5 mol/L的H2SO4浸泡,在450 ℃下焙烧3 h.并采用IR、TEM等分析手段对该催化剂结构进行了表征, 用改进的Hammett指示剂法测定了催化剂的酸强度.     

磁性纳米固体超强酸的制备及合成松香甘油酯的研究

采用溶胶-凝胶法制备了磁性纳米固体超强酸SO4^2-/TiO2-Fe3O4,以松香甘油酯的合成为目标反应，探讨了制备条件对SO4^2-/TiO2-Fe3O4催化剂酯化性能的影响。得出最佳制备条件为：Ti与Fe的摩尔比为30：1,用浓度为1．5mol/L的H2SO4浸泡．在450℃下焙烧3h。并采用IR、TEM等分析手段对该催化剂结构进行了表征．用改进的Hammett指示剂法测定了催化剂的酸强度。     

复合型固体超强酸SO2-4/ZrO2-TiO2催化α-蒎烯异构反应研究

SO2-4/ZrO2-TiO2复合型固体超强酸催化剂对α-蒎烯异构化反应有很高的催化活性和较好的选择性.通过GC-MS分析,异构反应的主产物是莰烯,副产物主要是三环烯和α-松油烯,另有6种产物,含量在1%～6%.实验考察了该催化剂的制备条件如钛与锆物质的量比、硫酸浸渍浓度、焙烧温度对其催化性能的影响.结果表明,催化剂的制备条件不同,对莰烯选择性和α-蒎烯转化率有较大影响.适宜的催化剂制备条件是钛∶锆为4∶ 1、硫酸浓度0.5 mol/L、焙烧温度600 ℃.用上述条件所制的SO2-4/ZrO2-TiO2复合型固体超强酸作为α-蒎烯异构化反应的催化剂.作者对影响反应过程的主要因素进行了探讨.优化的工艺条件:反应时间1～2 h、反应温度130 ℃±2 ℃、催化剂用量3%.该条件下α-蒎烯转化率96.58%,莰烯选择性57.39%.此外,还考察了催化剂放置时间对异构产物的影响和催化剂重复使用情况.     

固体超强酸SO2-4 /TiO2在α-蒎烯合成紫苏葶中的应用研究

筛选出了用α -蒎烯三步法合成制紫苏葶的一种新型催化剂SO2-4/TiO2型固体超强酸,得到催化剂制备的最适工艺条件为:硫酸浓度0.5mol/L、催化剂焙烧温度300℃、焙烧时间3h.用上述条件制备的催化剂催化桃金娘烯醛异构化制紫苏醛,得到最适工艺条件为:反应温度400℃、反应压力28kPa、空气流速12h-1.桃金娘烯醛的最高转化率达87.45%,紫苏醛的收率达41.29%,三步反应总转化率为33.49%.用IR、程序升温脱附(TPD)和BET比表面积对催化剂进行了表征,并将催化剂特性与它们的催化性能相关联.实验结果表明:SO2-4/TiO2固体超强酸催化剂表面形成螯合配位;该催化剂的活性随其比表面积和总酸量的增加而增大.     

复合型固体超强酸SO_4~(2-)/ZrO_2-TiO_2催化α-蒎烯异构反应研究

SO2-4/ZrO2-TiO2复合型固体超强酸催化剂对α-蒎烯异构化反应有很高的催化活性和较好的选择性。通过GC-MS分析,异构反应的主产物是莰烯,副产物主要是三环烯和α-松油烯,另有6种产物,含量在1%～6%。实验考察了该催化剂的制备条件如钛与锆物质的量比、硫酸浸渍浓度、焙烧温度对其催化性能的影响。结果表明,催化剂的制备条件不同,对莰烯选择性和α-蒎烯转化率有较大影响。适宜的催化剂制备条件是钛∶锆为4∶1、硫酸浓度0.5mol/L、焙烧温度600℃。用上述条件所制的SO2-4/ZrO2-TiO2复合型固体超强酸作为α-蒎烯异构化反应的催化剂。作者对影响反应过程的主要因素进行了探讨。优化的工艺条件:反应时间1～2h、反应温度130℃±2℃、催化剂用量3%。该条件下α-蒎烯转化率96.58%,莰烯选择性57.39%。此外,还考察了催化剂放置时间对异构产物的影响和催化剂重复使用情况。     

微波辐射下SO2-4/ZrO2-TiO2催化合成乙酸诺卜酯

以自制诺卜醇和乙酸为原料,固体超强酸SO2-4/ZrO2-TiO2为催化剂,甲苯为带水剂,在微波辐射条件下合成乙酸诺卜酯,考察了微波辐射条件和催化剂制备条件、催化剂用量等对乙酸诺卜酯得率的影响.结果表明,微波辐射温度、时间及催化剂的制备条件和用量对乙酸诺卜酯得率有较大影响.优化的工艺条件为:诺卜醇质量 20 g,醇酸物质的量比1:1.15,微波辐射温度 105 ℃,微波功率 650 W,辐射时间 85 min,催化剂SO2-4/ZrO2-TiO2(Ti与Zr质量之比为6:1,焙烧温度 450 ℃)用量为诺卜醇质量的 2.5 ﹪,该条件下乙酸诺卜酯得率 81.3 ﹪.此外,催化剂可重复使用4次.与普通加热反应相比,时间缩短,产物得率提高.     

复合型固体超强酸SO/ZrO2-TiO2催化α-蒎烯异构反应研究

SO2-4/ZrO2-TiO2复合型固体超强酸催化剂对α-蒎烯异构化反应有很高的催化活性和较好的选择性.通过GC-MS分析,异构反应的主产物是莰烯,副产物主要是三环烯和α-松油烯,另有6种产物,含量在1%～6%.实验考察了该催化剂的制备条件如钛与锆物质的量比、硫酸浸渍浓度、焙烧温度对其催化性能的影响.结果表明,催化剂的制备条件不同,对莰烯选择性和α-蒎烯转化率有较大影响.适宜的催化剂制备条件是钛∶锆为4∶ 1、硫酸浓度0.5 mol/L、焙烧温度600 ℃.用上述条件所制的SO2-4/ZrO2-TiO2复合型固体超强酸作为α-蒎烯异构化反应的催化剂.作者对影响反应过程的主要因素进行了探讨.优化的工艺条件反应时间1～2 h、反应温度130 ℃±2 ℃、催化剂用量3%.该条件下α-蒎烯转化率96.58%,莰烯选择性57.39%.此外,还考察了催化剂放置时间对异构产物的影响和催化剂重复使用情况.     

-蒎烯合成龙脑研究

在固体超强酸催化作用下β-蒎烯和无水草酸平稳地发生酯化反应,生成草酸龙脑酯;加入氢氧化钠溶液发生皂化反应得到龙脑。酯化反应采用程序升温的方式（65℃、1h,75℃、4h,90℃、1h）,皂化反应时间为1h。在上述反应条件下,当催化剂SO4^2-／ZrO2用量为7％时（以β-蒎烯质量计,下同）,粗龙脑产率为62．0％,产品中正、异龙脑比为13．6：48．7;当催化剂S2O8^2-／ZrO2用量为7％时,粗龙脑产率为66．7％,正、异龙脑比为11．5：49．5;这两种催化剂对正龙脑选择性比较差。当用稀土复合固体超强酸SO4^2-／ZrO2-CeO2为催化剂,用量3％时,粗龙脑产率为56．1％,但对正龙脑的选择性高于其他催化剂,正、异龙脑比为46．0：23．2。