掺杂纳米二氧化钛和SO4～（2+）/TiO2的制备及应用

• 作 者: 郭微
• 发表日期: 2005年期
• 关键词: Pb/TiO2 La2O3/TiO2 掺杂 环氧苯乙烷 固体超强酸 乙酸异戊酯

目前,用无机钛盐水解法制备的掺杂二氧化钛粉末,大多得到粒径分布较宽的粉体,在应用研究方面大多集中在环保领域。为了得到粒径分布较均匀的掺杂二氧化钛粉末,本论文研究了有机钛水解法制备掺杂二氧化钛粉末,并应用于分子重排反应。对环氧苯乙烷经分子重排反应（又称异构化反应）制备苯乙醛进行了深入研究;本论文还用硫酸钛沸腾回流水解法制备了纳米SO₄^2-/TiO₂固体超强酸粉末,并应用于冰乙酸与异戊醇酯化合成乙酸异戊酯的反应。 为了提高二氧化钛的催化活性,本文对二氧化钛的掺杂进行了研究。向含有有机添加剂乙二醇单甲醚和三乙醇胺的醋酸铅的水溶液中滴加钛酸四丁酯的乙醇溶液,80℃下回流,经过滤、烘干、煅烧后可制得纳米Pb/TiO₂粉末;如果是钛酸四丁酯的乙醇溶液滴加到含有有机添加剂乙二醇单甲醚和三乙醇胺的镧的硝酸盐溶液中,经80℃回流,过滤、烘干、煅烧后制得的就是纳米La₂O₃/TiO₂粉末。 本论文讨论了制备纳米Pb/TiO₂和La₂O₃/TiO₂复合催化剂的最佳条件,并用XRD、XPS、SEM、IR等手段对它们的结构、粒径、粒度分布、形貌和组成等进行了表征。结果发现,掺杂铅、La₂O₃后,二氧化钛的粒径明显降低,而且粒径分布也比较窄。 将Pb/TiO₂和La₂O₃/TiO₂催化剂用于环氧苯乙烷的异构化反应中,反应产物经过IR鉴定,测定沸点和折光率,证明重排产物为苯乙醛。实验结果表明,掺杂铅、La₂O₃后,二氧化钛的催化活性有了明显的提高,其中以掺铅二氧化钛的催化性能最好,苯乙醛的产率最高。当Pb:TiO₂（摩尔比）=3%时,苯乙醛产率可达94.1%;当La₂O₃:TiO₂（质量比）=0.8%时,苯乙醛的产率可达90.7%。 将纳米SO₄^2-/TiO₂固体超强酸催化剂用于冰乙酸和异戊醇的酯化反应中,反应产物经过IR鉴定,测定沸点和折光率,证明产物为乙酸异戊酯,乙酸异戊酯的产率可高达98.25%。