收藏本站
收藏 | 手机打开
二维码
手机客户端打开本文

氧化物掺杂SO_4~(2-)/SnO_2固体超强酸上的酯化和酯交换反应研究

翟德伟  
【摘要】: SO42-/MxOy型固体超强酸是一类很有应用潜力的新型绿色催化材料,环境友好,不腐蚀反应设备,易分离而且可重复使用,因此,近三十年来受到国内外催化研究者的广泛关注。SO42-/SnO2是具有最强表面酸性的催化剂之一,其酸强度至少与SO42-/ZrO2相当,在某些酸催化反应中SO42-/SnO2表现出比SO42-/ZrO2更好的反应活性。但是,与硫酸氧化锆相比,硫酸氧化锡催化剂的制备比较困难,导致有关SO42-/SnO2的文献报道很少。 生物柴油作为一种清洁、可再生能源,具有广阔的应用前景。酯化和酯交换反应是制备生物柴油的两种主要方法。酸催化在反应中可以克服碱催化时带来的皂化反应、催化剂中毒问题,而固体超强酸具有强酸性和高活性,成为制备生物柴油催化剂研究的热点。 采用共沉淀法合成了掺杂少量Fe2O3(0.2-3.0 mol%)的SO42-/SnO2固体超强酸,并用XRD、N2吸附、TG、Raman、DRIFTS、ESR、电位滴定等方法对其结构、织构性质和酸性进行了表征。选择月桂酸与甲醇的酯化和三乙酸甘油酯与甲醇的酯交换为探针反应模拟生物柴油的制备,考察催化剂的酯化和酯交换反应性能。结果表明,SO42-/SnO2催化剂中掺杂少量Fe2O3抑制了四方相SnO2晶粒的长大,从而提高了催化剂的比表面,有助于催化剂稳定更多的表面硫物种,增加了催化剂的酸性位。当Fe2O3添加量低于0.2mol%时,所有Fe都处于SnO2的晶格中,随着Fe2O3掺杂量的增加,形成了聚集态Fe2O3小晶粒。在月桂酸与甲醇的酯化和三乙酸甘油酯与甲醇的酯交换反应中,掺杂少量Fe2O3的催化剂其反应活性明显高于未掺杂的SO42-/SnO2,这与催化剂的酸性位增加有关。添加Fe2O3摩尔分数为1.0%的催化剂具有最高的反应活性,这是因为该催化剂的硫含量和酸性位最多,该催化剂上的酯化反应于60℃反应6 h后月桂酸转化率高达88.9%,酯交换反应于60℃反应8 h后三乙酸甘油酯转化率高达92.1%,在生物柴油的合成中表现出潜在的优越性能。而且,SO42-/SnO2在酯化和酯交换反应中的催化活性明显高于SO42-/ZrO2催化剂。 同样方法制备了掺杂少量Al2O3(0.5-3.0 mol%)的SO42-/SnO2催化剂,并对其结构、织构性质和酸性进行了表征。实验结果表明,SO42-/SnO2催化剂中掺杂少量Al2O3抑制了SnO2的晶化和四方相SnO2晶粒的长大,提高了催化剂的比表面,有助于催化剂稳定更多的表面硫物种,增加了催化剂的酸性位,催化剂中的铝以六配位状态存在。在月桂酸与甲醇的酯化和三乙酸甘油酯与甲醇的酯交换反应中,掺杂少量Al2O3的催化剂其反应活性明显高于未掺杂的SO42-/SnO2,这与催化剂的酸性位增加有关。添加Al2O3摩尔分数为1.0%的催化剂具有最高的反应活性,这是因为该催化剂的酸性位最多。该催化剂上的酯化反应于60℃反应6 h后月桂酸转化率高达92.7%,酯交换反应于60℃反应8 h后三乙酸甘油酯转化率高达91.1%,在生物柴油的合成中表现出潜在的重要性。催化剂失活主要是由于有机物分子在催化剂表面的沉积,覆盖了一部分的活性位,导致催化剂直接重复使用时活性下降。通过焙烧方法,可以除去催化剂表面吸附的有机物,恢复大部分催化活性。失硫是催化剂失活的次要原因。 同样方法制备了掺杂少量Ga2O3 (0.5-5.0 mol%)的SO42-/SnO2催化剂,并对其结构、织构性质和酸性进行了表征。和掺杂Al2O3类似,SnO2的衍射峰强度随着Ga2O3的含量增加有所减弱,说明掺杂少量Ga2O3抑制了SnO2的晶化和SnO2晶粒的长大。酸性表征结果显示,加入少量的Ga2O3能够明显增加SO42-/SnO2催化剂的表面酸性位。SO42-/SnO2中掺入少量的Ga2O3也可以明显提高其在月桂酸与甲醇的酯化及三乙酸甘油酯与甲醇的酯交换反应中的催化活性,添加Ga2O3摩尔分数为1.0%的催化剂具有最高的反应活性,于60℃酯化反应6 h后月桂酸转化率高达91.3%,于60℃酯交换反应8 h后三乙酸甘油酯转化率高达89.2%,在生物柴油的合成中表现出潜在的重要性。


知网文化
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前20条
1 高根之,李慎举;SO_4~(2-)/TiO_2-Al_2O_3-SnO_2催化合成邻苯二甲酸二辛酯(DOP)的研究[J];山东化工;1997年01期
2 徐桦,洪桂华;新的固体超强酸ZrO_2-SnO_2-MnO_2/SO_4~(2-)的制备[J];常熟高专学报;2004年02期
3 郭海福,郝东升;固体超强酸SO_4~(2-)/TiO_2-Al_2O_3-SnO_2 催化合成苯乙酸乙酯[J];肇庆学院学报;2001年02期
4 张密林,丁立国,刘文彬;纳米固体超强酸SO_2~(-4)/SnO_2-La_2O_3-SiO_2制备及催化反应研究[J];化工科技;2004年01期
5 李德庆,米镇涛;固体超强酸催化剂的发展与应用[J];化工进展;1996年04期
6 秦正龙,孟庆华,梁燕波;固体超强酸催化合成对羟基苯甲酸乙酯的研究[J];精细化工;1997年06期
7 陈勇,方亚寅,王彦中,刘靖疆;固体超强酸ZrO2/SO4=和Fe2O3/SO4=催化苯乙烯烷基化甲苯反应的研究[J];化学与粘合;1999年02期
8 于世涛,宋湛谦;SO_4~(2-)/SnO_2固体超强酸催化合成松油醇的研究[J];林产化学与工业;2000年02期
9 周国成;蔡瑶;刘明刚;;固体超强酸催化合成辛癸酸甘油酯[J];泸天化科技;2005年02期
10 雷依庆,雷霆,张钰,何瑞德;添加非金属元素Si对固体超强酸SO_4~(2-)/TiO_2的改性研究[J];燃料化学学报;1997年01期
11 贾庆明,王亚明,陕绍云;SO_4~(2-)/M_nO_m型固体超强酸的制备及性能改进[J];化学工程师;2002年06期
12 李曹,王远亮;固体超强酸SO_4~(2-)/ZnO-SnO_2/La~(3+)催化合成丙交酯[J];化学与粘合;2003年01期
13 李淑琴;改性固体超强酸SO_4~(2-)/TiO_2/Al_2O_3催化合成乙酸正丁酯[J];襄樊学院学报;2004年02期
14 赵燕萍,李淑琴;固体超强酸SO_4~(2-)/Fe_2O_3催化合成丙酸丙酯[J];应用化工;2004年04期
15 裘小宁;SO_4~(2-)/TiO_2-SiO_2固体超强酸的制备及应用[J];安徽工业大学学报(自然科学版);2005年03期
16 姚晓俊;;固体超强酸催化合成三醋酸甘油酯的研究[J];安徽化工;2007年03期
17 徐威;汤雪松;;对羟基苯甲酸乙酯的合成[J];化学工程与装备;2010年06期
18 吴明;;超强酸作用机理[J];石油化工;1982年06期
19 梁日忠,常杰云,权英;SO_4~(2-)/M_xO_y 型固体超强酸催化剂的发展和应用[J];华北工学院学报;1997年04期
20 张龙,杜长海,刘雪雁;固体超强酸ZrO_2/SO_4~(2-)催化合成富马酸二甲酯[J];吉林大学自然科学学报;1998年04期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 刘泽权;刘吉平;;固体超强酸SO_4~(2-)/TiO_2-Al_2O_3/La~(3+)催化合成阻燃剂BDP[A];2012年中国阻燃学术年会论文集[C];2012年
2 向超;刘自力;王琪莹;牛飞;许翠霞;;介孔固体超强酸SO_4~(2-)/TiO_2催化噻吩与乙醇烷基化反应的研究[A];第八届全国工业催化技术及应用年会论文集[C];2011年
3 陈亮;张雅琨;李建玲;王新东;叶锋;杨军;;SnO_2对MnO_2电沉积的影响[A];中国化学会第28届学术年会第10分会场摘要集[C];2012年
4 曾宪荣;张荣斌;徐香兰;张宁;王翔;;Ce改性SnO_2催化剂的制备和研究[A];第十八届全国稀土催化学术会议论文集[C];2011年
5 苏文悦;陈亦琳;付贤智;魏可镁;;SO_4~(2-)/TiO_2-SiO_2固体超强酸的结构及其光催化性能[A];2000'全国光催化学术会议论文集[C];2000年
6 刘峻峰;易琼;冯玉杰;;中间层设计及对钛基SnO_2电极稳定性提高的作用[A];第六届全国环境化学大会暨环境科学仪器与分析仪器展览会摘要集[C];2011年
7 王兆杰;李振宇;王策;;基于稀土La_2O_3掺杂SnO_2纳米纤维的高性能氢气传感器[A];2011中国材料研讨会论文摘要集[C];2011年
8 张健;顾锋;邵玮;李春忠;;介孔微球原位合成SnO_2纳米粒子及其自组装机理研究[A];中国颗粒学会第七届学术年会暨海峡两岸颗粒技术研讨会论文集[C];2010年
9 冯玉杰;崔玉虹;刘峻峰;;稀土掺杂对SnO_2电催化电极的结构与性能影响及机制[A];第六届全国环境化学大会暨环境科学仪器与分析仪器展览会摘要集[C];2011年
10 王伟;陈长林;徐南平;;负载型铝促进SO_4~(2-)-ZrO_2固体超强酸研究[A];中国化工学会2003年石油化工学术年会论文集[C];2003年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 黄延伟;新型SnO_2基透明导电薄膜及其二极管的研究[D];复旦大学;2010年
2 郭玉忠;SnO_2溶胶生长理论与薄膜光电性能研究[D];昆明理工大学;2008年
3 张莉;SnO_2和SnO_2基纳米材料的制备、表征和磁性的研究[D];兰州大学;2010年
4 于勤勤;SnO_2基多孔纳米固体CO传感器的研究[D];山东大学;2011年
5 管和松;几种半导体材料的光电子能谱研究[D];吉林大学;2009年
6 何则强;SnO_2基锂离子电池负极材料的研究[D];中南大学;2004年
7 臧国忠;高压SnO_2压敏陶瓷研究及新型低压—高介压敏、无铅压电材料探索[D];山东大学;2006年
8 孙秀云;光催化降解斯蒂酚酸性能及一体式光催化—膜分离反应器的研究[D];南京理工大学;2007年
9 匡勤;金属氧化物(ZnO、SnO_2)半导体纳米材料的制备、表征及其应用[D];厦门大学;2008年
10 高静;乳酸乙酯合成的研究[D];天津大学;2005年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 翟德伟;氧化物掺杂SO_4~(2-)/SnO_2固体超强酸上的酯化和酯交换反应研究[D];复旦大学;2010年
2 李秀凤;固体超强酸SO_4~(2-)/ZrO_2-CeO_2的制备及在生物柴油中的应用[D];昆明理工大学;2010年
3 黄瑾;掺杂SnO_2纳米线的生长,表征和应用[D];湖南大学;2009年
4 吴奇;SO_4~(2-)促进的介孔固体超强酸的制备及其催化性能的研究[D];山西大学;2010年
5 陈高峰;SnO_2基纳米材料的合成及其气敏性能研究[D];武汉工程大学;2011年
6 薛寒明;锂离子电池负极材料SnO_2的制备及其电化学性能研究[D];燕山大学;2011年
7 单斌;分子筛型固体超强酸、碱及催化应用研究[D];曲阜师范大学;2011年
8 宁玲玲;SnO_2纳米纤维的制备及气敏特性研究[D];郑州大学;2011年
9 丛健;介孔相固体超强酸的合成、表征及性能研究[D];齐齐哈尔大学;2012年
10 张旭明;纤维素定向热解制取脱水糖衍生物的研究[D];华北电力大学;2012年
中国重要报纸全文数据库 前7条
1 李华 李珂;我省两项成果获国家科技进步奖[N];福建日报;2004年
2 陈敏真;小城走出大专家[N];福建日报;2004年
3 记者 李宏乾;化工类获奖项目大丰收[N];中国化工报;2004年
4 闵岳;福建推出光催化陶瓷[N];中国建设报;2003年
5 兰招宝;光催化让水成新能源[N];福建科技报;2010年
6 本报记者 罗阿华;光催化领域的开拓者[N];中国化工报;2009年
7 本报记者 王永珍;加快光催化技术开发应用[N];福建日报;2010年
中国知网广告投放
 快捷付款方式  订购知网充值卡  订购热线  帮助中心
  • 400-819-9993
  • 010-62982499
  • 010-62783978