固体超强酸

摘要

论述了固体超强酸的研究及运用进展情况。采用寻找最佳配比制备ZrO2包覆的SO42-/ SnO2固体超强酸，讨论了ZrO2与硫酸铵的最佳物质的量比，硫酸铵与SnC l4 最佳摩尔比，煅烧温度，固体超强酸的最佳使用量对其催化性能的影响。实验结果表明，以ZrO2：(NH4)SO4摩尔比为100：6，(NH4)2SO4：SnCl4=1:2时所制备的ZrO2包覆的SO42-/ SnO2固体超强酸，在400摄氏度煅烧

取固体超强酸0.8g原料无水乙醇（20ml）与冰乙酸（10g）进行酯化反应（反应温度为65°c），为较优工艺条件，在此条件制得的乙酸乙酯的酯化率为61.75%。

[关键词]包覆固体超强酸制备催化合成乙酸乙酯

Abstract

Discussed the research and application advanced of solid superacid catalyst in details.By looking for the best ratio of ZrO2-coated SO42-preparation/SnO2 solid superacids, discusses ZrO2 and ammonium sulfate best amount of substance than, ammonium sulphate and SnC l4 best molar ratio, burning temperature, solid superacids best usage on its catalytic performance impact. Experimental results show that to ZrO2: (NH4) SO4 molar ratio of 100: 6, (NH4) SO4: SnCl4 = 1: 2, the preparation of ZrO2-SO42-/SnO2 solid superacids, calcination of the 400 degrees Celsius ,Take solid superacids 0.8g raw ethanol (20ml) and glacial acetic acid (10g) esterification reaction temperature of 65 (°C), for greater technological conditions, conditions in the final of ethyl acetate ester rate of 61.75%.

Key words:coating solid superacid catalyst synthesis acetic ether

目录

目录 (3)

1. 前言 (4)

1.1 引言 (4)

1.2 固体超强酸的研究状况 (4)

1.3 固体超强酸的应用 (5)

1.4 存在的不足 (5)

1.5 展望 (6)

1.6 本实验中反应的催化条件 (7)

2. 实验部分 (8)

2.1 实验试剂 (8)

2.2 主要仪器和设备 (8)

2.3 实验过程 (8)

2.3.1 ZrO2包覆的固体超强酸SO42-/SnO2的制取 (9)

2.3.2 催化合成乙酸乙酯 (9)

2.3.3固体超强酸SO42-/ZrO2的催化机理 (9)

3. 实验结果与讨论 (10)

3.1硫酸铵最佳包覆量 (10)

3.2 考察n(NH4)2SO4)与n(SnCl4)的比例对乙酸乙酯的催化效率的影响11

3.3煅烧温度对酯化率的影响 (12)

3.4催化剂的最佳用量 (13)

3.5 催化剂的重复使用 (13)

4. 结论 (14)

致谢 ......................................................................................... 错误！未定义书签。参考文献 ..................................................................................... 错误！未定义书签。

1. 前言

1.1 引言

酸催化剂是一种非常重要的、能广泛应用于许多重要的化学反应的催化类试剂。酸催化反应一般都符合Bronsred规则，即反应速度与催化剂的酸强度成正比，因此提高催化剂的酸强度并加以利用，一直是催化领域研究的焦点之一。随着精细化工和石油化工的发展，酯化反应已成为精细化学工业中极为重要的一类反应，同时也带来了新技术和新工艺的不断进步和优化，其中催化剂的研究和发展起着很重要的作用。在上世纪五十年代，液体超强酸得到广泛的研究，最早应用于酸催化剂的液体超强酸大多含有卤素元素(尤其是氟)，存在着许多缺点，随着人类环保意识的增强和环境立法要求日趋严格,化学工业中的污染问题已成为一亟待解决的问题·人们希望原料中的每一个分子都能转化为产品,实现污染的零排放,采用无毒无害原料,生产环境友好产品·而催化剂在实现上述目的中起关键作用·酸催化剂在催化领域中得到广泛研究和应用,其中如H2SO4,HF,H3PO4等为常用的酸,它们以分子形态参与化学反应,因此有较好的低温活性,但是,使用这类催化剂时也存在一系列的问题,如产生大量的废液,设备腐蚀严重及催化剂与反应物产物分离的困难,化学工艺上难以实现连续生产等缺点,而固体酸催化剂在很大程度上能够解决上述问题，由此可见开发可代替浓硫酸等液体酸的固体酸催化剂已成为现代化学工业中普遍关注的新课题。随着人们环保意识的不断增强以及环保立法要求的越来越严格，采用新型无毒高效的催化剂，实现生产过程的“原子经济”化和原料的“零排放”是化学工作者追求的目标之一，也是当前催化领域研究的热点之一。越来越多独特的高催化性和选择性的固体超强酸催化剂将开发为实用的固体超强酸催化剂，成为二十一世纪的最佳“绿色”酯化反应的催化剂。

1.2 固体超强酸的研究状况

酸催化反应涉及到烃类裂解、重整、异构等石油炼制过程，还涉及到烯烃水合、烯烃聚合、芳烃烷基化、芳烃酰基化、醇酸酯化等石油化工和精细化工过程，可以说酸催化剂是这一系列重要工业的基础。超强酸是指酸度比100%的硫酸酸性更强的酸，即Hammett酸度函数H0<-11.93的酸，它与以前广泛研究的液体超强酸相比，不仅酸强度大, 且具有制备过程简单、催化活性高、选择性高、副反应少、不腐蚀设备、无“三废”污染、可再生重复使用及热稳定性好等优点，迅速成为催化剂领域中的研究热点，并代替传统的酸催化剂广泛应用于有机反应中。1979年Arata和Hino首次合成了SO42-/MxOy型固体超强酸催化剂，发现酸强度比100%的硫酸高104倍，并报道了它在烷烃异构化反应中有很好的催化作用，