介孔固體超強(qiáng)酸SO42--XC的制備、結(jié)構(gòu)及其催化合成水楊酸正丁酯的研究.pdf

1、本論文自行合成了SO42-/XC(X:Al、Zr、SiZr,C:蒙脫土M、累托土R),將之應(yīng)用于催化水楊酸與正丁醇的酯化反應(yīng)?？疾炝缩セ瘲l件和催化劑的制備條件,借助Hammett指示劑法、NH3-TPD、Py-IR、XRD、BET、TG、DTA以及IR分析測(cè)試手段考察層柱粘土的物化性質(zhì)、結(jié)構(gòu)特征與催化性能關(guān)系,實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明:
　　SO42-/XC型催化劑的最佳制備條件是:采用SiZr雙組份交聯(lián)劑、硫酸銨改性,m(SO42-)/m(

2、clay)=0.3,焙燒溫度為500℃,n(SiZr)/m(clay)=3.5mmol/g。在此條件下制備的SO42-/SiZrM(500℃)和SO42-/SiZrR(500℃)可分別使水楊酸的轉(zhuǎn)化率達(dá)88.22％和86.85%,產(chǎn)物中水楊酸正丁酯的質(zhì)量百分比分別為99.9%和99.5%,連續(xù)催化五次,水楊酸的轉(zhuǎn)化率分別僅僅下降5.33%和1.98%。
　　Hammett指示劑法、NH3-TPD和Py-IR分析結(jié)果表明鋯或硅鋯交聯(lián)

3、的粘土在500℃焙燒后Hammett酸度函數(shù)Ho<-11.93,歸屬于超強(qiáng)酸,且此酸中心屬于L酸中心,是SO42-/XC(500℃)型催化劑于水楊酸與正丁醇酯化反應(yīng)中的催化活性中心。XRD和BET測(cè)試結(jié)果表明交聯(lián)柱撐開(kāi)了粘土的層間距、增大了比表面積,隨焙燒溫度提高,層間距、比表面積減小;交聯(lián)后,孔徑分布窄,其中SO42-/SiZrR(100℃)的孔徑分布集中在2.3nm左右,可歸屬為介孔材料;層間距和比表面積隨著 SO42-引入量的增加

4、而減小;累托土為基質(zhì)的層柱粘土在層間距上大于蒙脫土為基質(zhì)的層柱粘土,比表面積則相反;硅鋯交聯(lián)劑合成的層柱粘土在層間距,比表面積上大于鋯和鋁單組份交聯(lián)劑合成的。TG、DTA分析結(jié)果表明,交聯(lián)后,粘土熱穩(wěn)定性得到提高,500℃出現(xiàn)超強(qiáng)酸性的有機(jī)硫酸酯結(jié)構(gòu)。IR譜圖表明交聯(lián)劑的柱撐不改變基質(zhì)的晶格結(jié)構(gòu),并證實(shí)了有機(jī)硫酸酯結(jié)構(gòu)的存在。
　　SO42-/XC型催化劑催化合成水楊酸正丁酯的最佳反應(yīng)條件是:以正丁醇為帶水劑,n(C7H6O3):