酸改性SBA-15介孔材料制備、表征及催化性能.pdf

1、利用介孔材料的大比表面和豐富的硅羥基，采用后合成法對SBA-15進行有機或無機改性，制備了不同種類的酸改性介孔材料，以合成乙酸正丁酯的固液相催化反應為考察對象，研究了改性介孔材料的活性組分構(gòu)成、制備方法和制備條件對反應收率的影響；通過X射線多晶衍射、N2吸附—脫附、紅外光譜、熱重分析、NH3-TPD吸附脫附、透射電子顯微鏡等分析方法對催化劑進行了表征；并將合成的催化劑應用于脂肪酸酯合成反應中，探索了改性材料的催化性能，結(jié)果表明：

2、 1、催化劑的制備 以三嵌段共聚物P123(聚氧乙烯—聚氧丙烯—聚氧乙烯)為模板劑、正硅酸乙酯(TEOS)為硅源，在強酸性和水熱條件下合成介孔分子篩SBA-15。以SBA-15作為載體，分別采用室溫浸漬法和固體研磨法制備了SBA-15的酸性改性材料。通過單因素實驗對負載型介孔分子篩的制備工藝條件進行優(yōu)化，確定催化劑較佳的制備條件。 采用浸漬法制備的鑭改性SBA-15催化劑La-SO42-/SBA-15，制備條件為：以2m

3、ol/L硫酸溶解氧化鑭，配成濃度為0.03mol/L的La2(SO4)3溶液浸漬SBA-15，在300℃溫度下焙燒4h；采用浸漬法制備的鈰改性SBA-15催化劑Ce-SO42-/SBA-15，制備條件為：將硫酸高鈰溶于0.5mol/L的硫酸中，配成0.1mol/L的Ce4+溶液浸漬SBA-15，在300℃溫度下焙燒3h；采用浸漬法制備的對甲苯磺酸改性SBA-15催化劑TsOH/SBA-15，制備條件為：配制0.5mol/L對甲苯磺酸乙醇

4、溶液浸漬煅燒的主體材料SBA-15，在300℃溫度下焙燒4h。 采用固相研磨法制備鑭改性SBA-15催化劑La-S2O82-/SBA-15和La-SO42-/SBA-15，制備條件為：以SBA-15為載體，將活性成分La2O3與(NH4)2S2O8或(NH4)2SO4，分別按物質(zhì)量1：7或1：6的比例固相混合研磨，在300℃溫度下焙燒3h；采用固相研磨法制備鈰改性SBA-15催化劑Ce-S2O82-/SBA-15和Ce-SO42

5、-/SBA-15，制備條件為：以SBA-15為載體，將活性成分Ce(SO4)2與(NH4)2S2O8或(NH4)2SO4分別按物質(zhì)量1：7或1：6的比例固相混合研磨，在300℃溫度下焙燒3h。實驗表明，在催化劑制備過程中焙燒溫度對催化劑表面酸中心的形成起到重要作用。 2、催化劑的表征 通過X射線多晶衍射、N2吸附—脫附、紅外光譜、熱重分析、NH3-TPD吸附脫附、透射電子顯微鏡等方法對合成材料的晶體結(jié)構(gòu)、孔結(jié)構(gòu)、骨架結(jié)構(gòu)

6、、熱穩(wěn)定性等進行表征。實驗結(jié)果表明，所合成的固體酸催化劑具有與SBA-15相同的高度有序的介孔一維六方結(jié)構(gòu)。采用浸漬法制備的改性介孔材料的BJH孔徑均小于載體SBA-15的孔徑，說明活性物質(zhì)在載體表面負載的同時，有部分活性組分進入了孔道中；用固體研磨法制備的改性材料的BJH孔徑，與載體SBA-15的孔徑基本相同，說明活性組分只是對介孔材料的表面進行了修飾。采用Hammett指示劑法測定表面酸強度，結(jié)果表明，所制的改性材料的酸強度均凰在-

7、4.44～3.33之間，屬于固體酸。NH3-TPD測定表明，在制備的固體酸表面具有弱酸中心和中強酸中心。 3、催化酯化反應 將改性的酸性介孔材料應用于乙酸正丁酯和棕櫚酸甲酯的酯化反應中，重點研究了酸醇物質(zhì)的量比、催化劑用量和反應時間等因素對酯化反應的影響，采用正交實驗確定酯化反應較優(yōu)的工藝條件。實驗表明所合成的固體酸催化劑具有良好的催化性能，催化劑的催化活性與固體酸表面的總酸量具有良好的對應關(guān)系，即表面酸量越大，催化劑的