固体酸催化剂的分类(二)

固体酸催化剂的分类以及研究近况 一 固体酸催化剂的分类 目前为止开发出的固体酸大致可分为九类 见下表 二 各类固体酸催化剂的特点和研究近况 1固载化液体酸此类催化剂的优点是催化效率高 但反应后液体酸催化剂分离困难 副产物也比较多 将其固载后使用 一定程度上解决了催化剂的分离问题 但反应过程中活性组分会不断流失 催化剂使用寿命短 此外 严重的腐蚀问题也难以解决 2简单氧化物一般意义上讲 简单氧化物酸的主要来源是表面羟基和暴露的金属离子 这分别相当于液体酸中的B酸和L酸 它们存在的范围 因简单氧化物本身的性质而不同 取决于该元素在元素周期表中所处的位置 即电负性 3硫化物最近20年来 以硫离子合成微孔结构非氧化合物的研究工作逐渐开展起来 这类化合物的特殊结构导致其奇特的物理 化学性能 如超导 非线性光学及催化性能 逐渐成为固体化学一个十分活跃的研究领域 微孔复合金属硫族化合物在催化 离子交换等方面具有应用价值 而且因其独特的光电性能 在半导体 光电导体 非线性光学等方面具有应用前景 因此成为十分活跃的研究领域 4金属盐磷酸盐和硫酸盐都可用作酯化反应的催化剂 其中人们对硫酸盐的水合物研究较多 下面是这方面的一些最新研究成果 刘新河以硫酸铁水合物为催化剂催化合成苯甲酸异戊酯 其最佳工艺条件 醇酸比3 1 催化剂用量4 反应时间3 0h 反应温度140 145 酯收率92 7 邵作范等以硫酸铁水合物为催化合成了乙酸乙酯 丙酯 丁酯 戊酯 异戊酯等 产率均在85 以上 夏泽斌等用水合硫酸铁作催化剂 催化丙烯酸与多种醇的酯化反应 发现其具有良好的催化活性 并探讨了催化酯化反应的可能机理 无机盐复合物如AlCl3一Fe2 SO4 3 邹新禧等认为其具有超强酸性 5沸石固体酸沸石固体酸是工业催化剂的重要种类 具有高的酸强度和催化活性 李红等以固体超强酸TiO2 SO42 沸石分子筛为催化剂合成了邻苯二甲酸二辛酯 反应时间3h 反应温度为190 210 酯化率可达98 以上 徐景士等用固体超强酸 沸石分子筛催化合成了尼泊金酯 赵瑞兰等则用8沸石作催化剂合成丙酸戊酯并提出了无催化剂和用Fe 8沸石为催化剂时的酯化反应动力学模型 6杂多酸固体酸由不同种类的含氧酸根阴离子缩合形成的叫杂多阴离子 其酸叫杂多酸 Keggin结构的杂多化合物是最常用的杂多酸型催化剂 也是酸催化活性最好的杂多酸 据报道 在20多种杂多酸 盐 中 12 钨磷酸的活性最高 张晋芬等以磷钨和硅钨两种系列杂多酸的一系列铯盐作为催化剂合成乙酸乙酯 选择性为100 但是用杂多酸类催化剂进行均相催化酯化 在催化剂的回收方面并不理想 7阳离子交换树脂离子交换树脂是缩合反应 脱水反应的有效催化剂 阳离子交换树脂类催化剂反应条件温和 副产物少 并具有其他固体酸催化剂的优点 即产物后处理简单 催化剂易与产品分离 可循环使用 便于连续化生产 对设备不腐蚀等 张灏 hao 以大孔阳离子交换树脂为催化剂合成水杨酸异戊酯 张铁成等以磺酸型阳离子交换树脂催化合成了丙烯酸丁酯 反应6h 酯的转化率可达95 5 且催化剂的性能稳定 可重复使用10次以上 8粘土矿荣峻峰等采用高比表面积 高孔隙率的凹凸棒石粘土微球作为载体 制备了高效球形催化剂 并研究了其乙烯聚合反应 得到了比较好的结果 9固体酸超强酸SO42 MXOY型固体超强酸是一种经典的固体酸 它是以某些金属氧化物 MXOY 为载体 以SO42 为负载物的固体催化剂 SO42 MXOY型固体超强酸具有以下优点 对水稳定性很好 如SO42 ZrO2在空气中长时间放置后 只需加热1小时将表面吸附的水除去即可恢复活性 其表面吸附的SO42 与载体表面结合很稳定 即使水洗也不易除去 能在高温下使用 其腐蚀性很小 由于SO42 MXOY型固体超强酸的上述优点 其在酯合成上的应用研究也是广泛而深入 蒋平平等研制了SO42 ZrO2固体超强酸催化剂 并催化合成了偏苯三酸三辛酯 王世涛等研制了复合固体超强酸SO42 TiO2 Al2O3 并以该催化剂合成了甲酸二辛酯 DOP 三 发展方向 弄清超强酸性和催化活性产生的机理和规律从理论上指导合成和制备各种高性能的固体酸催化剂 在应用研究上则根据工业化生产的要求提高使用寿命和拓展使用范围 很多固