论文部分内容阅读
碳基固体酸是一种新型的、可替代液体质子酸的固体酸催化剂,具有原料来源广泛、可再生、价格低廉、酸密度大等诸多优点,在多种酸催化反应中得到了广泛地应用。但是,碳基固体酸的比表面积通常较小（<10 m2/g）,反应物与催化剂活性中心难以有效接触,在一定程度上影响了其催化性能。将碳基固体酸与介孔分子筛进行复合制得的催化材料,不仅可以保留碳基固体酸的诸多优点,还能借助介孔材料比表面积大的特点,将活性组分充分分散,使其在反应过程中易与反应物接触,充分发挥碳基固体酸的催化活性。本文以蔗糖为碳源,SBA-15为载体,经浸渍、不完全炭化和浓硫酸磺化来制备磺酸功能化的复合材料催化剂SO3H-C/SBA-15-x。考察了碳负载量对催化剂的影响,采用XRD、SEM、TEM、FT-IR、TGA-DSC、XPS、N2等温吸附-脱附、接触角分析和酸碱滴定等手段对催化剂进行了结构表征和酸性质测定;以环己烯与乙酸酯化反应为探针反应,考察SO3H-C/SBA-15-x催化性能。结果表明,SO3H-C/SBA-15-x保留了SBA-15的高度有序介孔结构,并引入了酚羟基（Ph-OH）、羧基（-COOH）和磺酸基（-SO3H）,其中-SO3H密度最高可达0.34 mmol/g。用于催化环己烯与乙酸酯化反应,SO3H-C/SBA-15-x活性远高于SO3H-C（花生壳）与SO3H-C（蔗糖）两种碳基固体酸。主要原因是SO3H-C/SBA-15-x具有较好的亲水性能,有利于乙酸接近催化剂活性中心,从而具备较高的催化活性。并且,借助于SBA-15介孔材料的大比表面积,碳基固体酸活性中心得到充分分散,促进了反应物与其之间的接触,有利于反应的进行。当酸烯摩尔比为3:1,反应温度150℃,催化剂用量为5%（催化剂用量占反应物总质量的百分比）时,环己烯转化率为66.4%,乙酸环己酯选择性为98.5%。用油酸模拟高酸值油脂,考察了SO3H-C/SBA-15-1.25催化油酸与甲醇酯化反应研究。优化了反应条件,当醇油摩尔比为10:1,反应温度为120℃,催化剂用量为9 wt%（油酸）,反应时间2h时,油酸转化率为95.7%。考察了SO3H-C/SBA-15-1.25催化剂的重复使用性能。催化剂重复使用第五次时,油酸转化率降为62.8%。表征发现,SO3H-C/SBA-15-1.25表面-SO3H基团密度的降低是导致其活性降低的主要原因。