基于燃烧法SO<,4><'2->/MxOy型固体超强酸的合成及应用

• 作 者: 杨春华
• 机 构: 东北电力大学
• 出 处: 东北电力大学
• 发表日期: 2007年期
• 关键词: 固体超强酸 燃烧法 催化剂 乙酸薄荷酯 焙烧温度

采用燃烧法制备了多种过硫酸根改性的SO<,4><2+>/MxOy型固体超强酸。以乙酸和薄荷醇的酯化反应为探针实验检测了该类固体酸的催化活性，考察了浸渍液种类、浸渍液浓度、焙烧温度、物料配比和添加稀土金属对固体酸催化剂催化活性的影响，确定了该类固体超强酸的最佳制备条件为：焙烧温度660℃；浸渍液为过硫酸铵，浓度为1.5 mol/L；物料Ti(OC<,4>H<,9>O)<,4>、Fe(NO<,3>)<,3>、Nd(NO<,3>)<,3>的摩尔比为1：2：0.01；以XRD，TEM，FT-IR，TG-DTG等检测手段对固体酸催化剂的结构和性能进行了表征。结果表明：稀土金属钕改性的三元固体超强酸催化剂S<,2>O<,8><2->/Fe<,2>O<,3>-TiO<,2>-Nd<,2>O<,3>的催化活性好，粒度大约在20nm左右，样品出现了TiO<,2>锐钛矿型和金红石型两种衍射峰，表面硫以螯合双配位方式同金属离子吸附，同其他样品比较，此三元样品具有更多的超强酸位。
首次采用固体超强酸S<,2>O<,8><2->/Fe<,2>O<,3>-TiO<,2>-Nd<,2>O<,3>为催化剂，薄荷醇和乙酸为原料合成乙酸薄荷酯。考察了醇酸摩尔比、催化剂用量、反应时间、催化剂的重复使用次数对酯化率的影响。实验结果表明：采用此催化剂催化合成乙酸薄荷酯是可行的，其最佳反应条件为：醇酸摩尔比1：1.8、催化剂用量0.6g(占薄荷醇质量的3.85﹪)、反应时间6h、反应温度为130℃左右，酯化反应的转化率在97﹪以上，该催化剂对设备没有腐蚀性、与产品分离简单、可回收重复使用；且由此催化剂催化合成的乙酸薄荷酯色泽好、气味纯正。这为工业生产乙酸薄荷酯寻找适宜的催化剂奠定了实验室基础，提供了可靠的依据。