有机磺酸固体催化剂的研究

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目前常用的有机酸催化剂如强酸性阳离子交换树脂或负载型对甲苯磺酸等,缺点是活性组分易流失,热稳定性及溶剂稳定性差。本论文旨在制备活性与之相当而稳定性更好的有机磺酸催化剂。本论文采用廉价的硅胶、活性炭、硅藻土为载体,通过键合或负载的方法使苯乙烯在载体上聚合,之后采取浓硫酸直接磺化苯环的方法得到以苯基磺酸为活性中心的固体酸,并考察了载体种类、抽提条件、制备方法和制备条件等对催化剂的影响。本论文借助FT-IR、BET、XRF、元素分析、SEM、GC等方法对催化剂的结构进行了表征。经化学滴定法测定,硅胶键合有机磺酸固体催化剂的酸量为2.70mmol·g-1,吸附法制备活性炭及硅藻土负载有机磺酸固体催化剂的酸量分别为1.88mmol·g-1和1.43mmol·g-1,浸渍法制备活性炭负载有机磺酸固体催化剂的酸量为1.34mmol·g-1。这些催化剂的酸量与常见的强酸性阳离子交换树脂酸容量相差不大。本论文以邻苯二甲酸二正丁酯的合成实验对比考察了制备的四种有机磺酸固体催化剂与强酸性阳离子交换树脂、负载对甲苯磺酸催化剂的催化活性和重复使用性。结果表明,制备的硅胶键合催化剂和吸附法制备活性炭负载催化剂均具有较好的活性和重复使用性,能够满足人们对酸催化剂的需求及对环境保护的要求,收率最高可达99.1%。反应前后催化剂酸量对比以及热重分析表明催化剂失活的原因是磺酸基的流失,流失程度要远小于强酸性阳离子树脂及负载对甲苯磺酸催化剂。
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