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硅铝固体酸是一种重要的工业催化剂,小粒径、高分散性对提高其活性,尤其是液相反应的催化效率,无疑具有重要的意义。本论文在总结前人工作的基础上,结合本课题组在吸附相制备技术上的优势,探索一种新型的、高效的负载型纳米硅铝固体酸催化剂制备技术。首先,在实验室吸附相制备硅铝固体酸工作的基础上,通过进一步对反应前驱体、体相等条件的控制,优化制备过程,实现在硅胶载体表面原位合成稳定、分散均匀的负载型纳米硅铝固体酸催化剂。透射电子显微镜(TEM)表明,得到的纳米硅铝固体酸催化剂粒径均匀分布在2-5nm,硅胶载体的负载可以有效抑制纳米硅铝固体酸的团聚。高分辨透射电子显微镜(HRTEM)和X射线衍射(XRD)的表明负载的纳米硅铝酸大部分为无规结构,且内部分散有一些很小的、具有有序结构的微区。通过红外(FTIR)和程序升温吸附脱附(NH3-TPD)研究催化剂结构和酸性性质,并以环己酮肟的液相Beckmann重排反应作为模型反应考察了催化剂的催化性能,结果表明小尺寸的纳米硅铝固体酸具有很高的催化性能。在制备方法优化的基础上,论文详细研究了水量、碱量及晶化过程中的碱量对反应过程的水解阶段、陈化阶段及晶化阶段的影响。研究表明,制备过程中加入6ml水、0.65g碱,同时换体相后补加先前所加碱量的一半,所得到催化剂的催化活性最大。在上述研究基础上,采用微量元素掺杂纳米硅铝固体酸的方式进一步改性固体酸催化剂的结构和酸性性质。论文中考察的元素有钛、锆、铬、钼、钨、钴、镍。TEM结果表明,元素掺杂对纳米硅铝酸催化剂的形貌影响不大。而FTIR、NH3-TPD的结果表明,元素掺杂对催化剂的结构、酸性性质均有明显影响。环己酮肟的液相Beckmann重排反应结果表明,不同元素的掺杂,对于催化剂的催化活性有显著区别。钴、镍的掺杂对于催化剂活性的改变最为明显,原因与其酸性分布及强酸量有极大关系。除了铬,钛、锆、钼、钨的掺杂同样可以提高催化剂的催化活性。进一步研究镍掺杂的影响,发现镍的掺杂顺序及掺杂量对催化剂的活性影响明显不同,当镍和正硅酸乙酯同时加入吸附体系,且掺杂量为2%时,催化剂的活性最大,40min时即可达到100%的转化率。钛源掺杂量的研究表明,钛的掺杂同样存在一个最佳掺杂量,2%的掺杂量时催化剂的活性最大。