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尿囊素具有加快细胞增长、促进伤口愈合、软化角质蛋白等性质,被广泛用于诸多领域,市场需求量逐年递增。目前,工业上酸性催化下以乙醛酸与尿素的缩合环化法制备尿囊素,传统的催化剂采用均相的质子酸等,但其存在着用量大且不可再生、三废量大等缺点。在酸性催化剂中,尤以固体超强酸的研究最为活跃。本文以SO42-/MxOy型固体超强酸作为催化剂,应用于乙醛酸与尿素的缩合环化生成尿囊素。为了确定SO42-/TiO2/SO42-/Fe2O3/SO42-/ZrO2、SO42-/SnO2中哪种催化性能最佳以及按照哪种制备方法能够提高固体超强酸的催化性能,经过一系列的处理和对样品进行表征。结果表明,当催化剂是SO42-/TiO2、以低温陈化法制备,得到的样品颗粒更分散,比表面积更大,热稳性更好,酸性更强,活性更高,储存性也更好。采用金属掺杂和促进剂的优化对SO42-/TiO2进行结构修饰和表面酸性修饰,从表面酸性、催化活性和稳定性等方面进行综合考虑。结果发现适当的金属掺入、过硫酸铵作为促进剂时,SO42-/TiO2颗粒变细,表面酸性变强,催化活性得到提高；改性后的催化剂有较好的稳定性,经过浸渍与煅烧等简单处理就可以恢复初始时的催化活性。为了优化SO42-/TiO2催化合成尿囊素的工艺条件,通过正交试验和单因素试验的方面进行研究。结果表明, n(乙醛酸)：n(尿素)=1：4、反应温度为75℃、催化剂最合适的投入量为m(催化剂)/m(乙醛酸)=4%、四氢呋喃为溶剂、二氯乙烷为带水剂时,反应的转化率高达71.49%；与没有经过改性的固体超强酸相比,改性后的尿囊素的产率提高了16.56%。探讨SO42-/MxOy型固体超强酸催化乙醛酸和尿素的反应机理,研究发现SO42-/MxOy表面上Bronsted酸中心加速H+在反应物之间的传递,而表面的Lewis酸中心增强乙醛酸上羰基碳的正电性,更有利亲核试剂的进攻。