微米级球形SO42-/Zr-SBA-15的制备、表征

来源 :太原理工大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:wangzuyuan
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
介孔材料SBA-15具有孔道结构规整,比表面积高,孔壁厚,热稳定性好等优点,但因硅氧四面体的电均衡性使得其表面缺乏酸催化活性中心;而固体超强酸SO42-/ZrO2以其酸强度高以及优于液体酸的特点而成为催化领域酸催化剂的研究焦点,但其比表面积小、在催化反应中易失活,所以将介孔材料的结构优势与超强酸的酸性特征结合起来,将有望得到更具应用前景的分子筛型固体超强酸材料。在实验室前期工作的基础上,通过控制合成条件首先制备出SBA-15微米球,用均匀沉淀法制备Zr-SBA-15,硫化后制得球形的介孔固体酸SO42-/Zr-SBA-15,对样品的物化性质、孔结构、酸性能进行表征,考察了样品在合成缩酮反应中的催化性能,考察了缩酮催化反应的实验条件(研究I);而后考察了均匀沉淀过程中沉淀剂对合成SO42-/Zr-SBA-15球形介孔酸材料的影响(研究II);最后创新性地将氧化法去除有机模板剂的方法引入SO42-/Zr-SBA-15介孔固体酸材料的制备中,考察了模板剂去除方法对SO42-/Zr-SBA-15介孔固体酸材料物化性质、孔结构及酸催化性能的影响(研究III)。研究I所得样品的XRD、TEM和N2吸附-脱附表征结果表明催化剂的介孔孔道结构规整有序,具有SBA-15的典型结构特征,孔径位于IUPAC定义的介孔范围(2~50nm)内;结合XRD与紫外-可见光漫反射表征结果分析,锆原子被高分散到介孔材料中,有部分锆进入了SBA-15的骨架;吡啶吸附原位FT-IR和NH3-TPD表明虽然其中含有的Bronsted酸酸位很少,但却含有大量Lewis酸酸位,这些Lewis酸以中强酸位居多,也含有少量的强酸位;SEM照片显示其形貌为微米级球形;将其用于催化合成环已酮乙二醇缩酮的反应时,所合成固体酸材料对该反应的优化反应条件为:反应时间为20min,催化剂与环己酮质量比为0.0025,催化剂锆硅物质的量比(ZrO2:SiO2)为0.3。在此优化条件及在醇酮物质的量比为1.5,15ml环己烷作带水剂和反应温度120℃的条件下,反应得率为339.6克/克催化剂。实验证明,具有球形形貌的催化剂比具有无规则形貌的催化剂具有更高的催化活性。研究II中分别以尿素和浓氨水作为均匀沉淀法制备Zr-SBA-15的沉淀剂,考察了两种沉淀剂对所制备的SO42-/Zr-SBA-15介孔固体酸材料的物化性质、孔结构及酸催化性能的影响。XRD、SEM和N2吸附-脱附表征结果表明两种SO42-/Zr-SBA-15介孔固体酸材料的孔径均属于介孔范围,均具有SBA-15分子筛的典型结构特征,形貌均为微米级球形;但是吡啶吸附原位FT-IR结果显示,以尿素为沉淀剂所制备的样品同时含有强的的Lewis酸中心和Bronsted酸中心,以Lewis酸中心为主;而用浓氨水做沉淀剂制备的样品表面有较强的Lewis酸中心,不存在强的或明显的Bronsted酸中心;将两种样品分别用于催化合成环已酮乙二醇缩酮时,在醇酮物质的量比为1.5,催化剂锆硅物质的量比(ZrO2:SiO2)为0.3,催化剂与环己酮质量比为0.0025,反应温度120℃,15ml环己烷作带水剂,反应20min的条件下,两者的反应得率分别为405.0克/克催化剂和339.6克/克催化剂。研究III中分别采用焙烧去除模板剂的方法和氧化去除模板剂的方法制备了SO42-/Zr-SBA-15介孔固体酸材料并对比了二者的物化性质、孔结构和酸催化性能。XRD和N2吸附-脱附表征结果表明尽管两种催化剂的孔径均属于介孔范围,均具有SBA-15分子筛的典型结构特征,但是后者比前者要拥有更大的比表面积和孔体积。吡啶吸附原位FT-IR表明二者均含有大量Lewis酸酸位和Bronsted酸酸位,采用焙烧法去除模板剂的方法制备的SO42-/Zr-SBA-15中Lewis酸和Bronsted酸的酸量相近,而用氧化法去除模板剂的SBA-15制备的SO42-/Zr-SBA-15中Lewis酸的酸量比Bronsted酸的酸量大。将采用焙烧法去除模板剂的方法制备的SO42-/Zr-SBA-15和用氧化法去除模板剂的SBA-15制备的SO42-/Zr-SBA-15分别用于催化合成环已酮乙二醇缩酮时,在醇酮物质的量比为1.5,催化剂锆硅物质的量比(ZrO2:SiO2)为0.3,催化剂与环己酮质量比为0.0025,反应温度100℃,15ml环己烷作带水剂,反应20min的条件下,二者的反应得率分别为372.4克/克催化剂和417.2克/克催化剂。研究I中合成出了微米级球形SO42-/Zr-SBA-15介孔固体酸材料,可以使实际的生产能耗和催化剂自身损耗降低并提高催化效果;研究II发现以尿素作为沉淀剂制备的SO42-/Zr-SBA-15比以浓氨水作为沉淀剂制备的SO42-/Zr-SBA-15具有较多的Bronsted酸酸位;研究III表明与传统焙烧法相比,以氧化法去除模板剂制备的SBA-15作载体,可以使SO42-/Zr-SBA-15具有更大的比表面积、孔体积和酸量,更高的催化活性。
其他文献
<正>失眠是指经常不能获得正常睡眠,或入睡困难,或睡眠时间不足,或睡眠不深,严重时以彻夜不眠为特征的一种病证。常常影响患者的正常工作、生活、学习和健康。近年来,笔者采
我国《婚姻法》第40条规定:"夫妻书面约定婚姻关系存续期间所得的财产归各自所有,一方因抚育子女、照顾老人、协助另一方工作等付出较多义务的,离婚时有权向另一方请求补偿,
肉制品中的脂肪、蛋白质含量丰富,水分活度高,在贮运过程中易被氧化而产生酸败味和褪色,从而失去食用价值和商业价值。因此,如何提高肉制品的货架期成为肉品工业的挑战之一。
新闻出版行业在新媒介技术条件下获得进一步发展的先决条件,是新型编辑人才。探索新型编辑人才的培养模式,应多维度加以审视。一是技术手段与信息内容的维度;二是媒介融合趋
建立高效的应用高通量全自动均质仪、全自动净化在线浓缩仪及液相色谱-串联质谱仪测定植物源性食品中甲基托布津残留量的检测方法。试样经高通量全自动均质仪,用乙腈均质提取
简要介绍了色浆分类,从市场规模和应用行业阐述了商品色浆的发展历程及现状,并从应用领域、环保政策等方面分析了未来几年商品色浆高速发展的原因。
手性是自然界的本质属性之一。许多与生命活动密切相关的氨基酸、肽、蛋白质等具有生物活性的物质均具有一个或多个手性中心。由于对称性和光学活性的不同,不同对映异构体在
目的比较分析胆管细胞性肝癌和肝细胞性肝癌的临床诊治特点,以指导临床诊治。方法回顾分析我科1985年1月至2003年1月行手术探查的胆管细胞性肝癌(CC)患者90例和肝细胞性肝癌(
故事类型是中国叙事文化学研究的主体对象,科学合理地确定故事类型的分类原则是中国叙事文化学研究的首要工作和任务。对于中国叙事文化学的故事分类原则来说,"AT分类法"的积
为制取猕猴桃汁,通过单因素和正交试验,以出汁率、VC保存率和果汁色泽香气变化为指标,用果浆酶和果胶酶对猕猴桃进行酶解处理,探索更适合的猕猴桃制汁工艺条件。结果表明:两