炭基固体酸催化多花桐籽油酯化反应的研究

 通过先碳化、再磺化的简单工艺制备炭基固体酸,采用多种分析手段对其成分和结构进行表征.首次以高产量和高含油率的膏桐新品种—多花膏桐的籽油为油脂原料,考察炭基固体酸在其酯化试验中的催化效果.单因素试验结果表明,炭基固体酸可显著提高酯化反应效率;在反应温度100℃、反应时间60min、醇油摩尔比12∶1和催化剂用量7％的反应条件下,多花桐籽油酯化率可达到90.02%,其酸值由17.13mg/g降为1.71mg/g.炭基固体酸循环使用6次,多花桐籽油的酯化率无下降,表明其具有良好的催化活性、稳定性和工业应用前景.     

葡萄糖炭基固体酸催化制备生物柴油

以葡萄糖为原料,在200℃下炭化2h,130℃磺化2h,制得葡萄糖炭基固体酸催化剂。用此催化剂催化油酸与甲醇的酯化反应,考察酯化反应条件对油酸转化率的影响,结果表明：当醇油物质的量比为10：1、剂油比（催化剂与油酸的质量比）为0.07时,在70℃下反应7h,油酸转化率最高,达到95.79%。     

葡萄糖碳基固体酸催化水解醋酸甲酯

以D-葡萄糖为原料制备一种碳基固体酸催化剂,采用X线衍射(XRD)、红外光谱(FT-IR)和酸密度测定等手段对催化剂进行表征,并以醋酸甲酯水解为探针反应,考察碳化和磺化温度对催化剂活性的影响。结果表明:碳基固体酸催化剂是由连接有磺酸基(—SO3H)的芳香碳片组成的无定形碳;当碳化温度为450℃、磺化温度为90℃时,制备的酸密度为1.4 mmol/g的催化剂具有较高的催化活性。与分子筛HZSM-5和强酸性阳离子交换树脂Amberlyst-15相比,碳基固体酸催化剂具有更高的转化频率。催化剂重复使用8次后,醋酸甲酯水解率稳定在10.5%左右,表明催化剂具有较好的稳定性。     

花生壳活性炭基产氢催化剂性能研究

生物质活性炭作为载体制备产氢催化剂可应用于便携式氢燃料电池领域,解决氢燃料电池动力不足问题,能变废为宝,具有很好的环境、社会和经济效益.采用花生壳生物质废弃物为原料,在流化床中经炭化、活化制备成生物质活性炭,并将其作为载体负载Co-B催化剂.将该炭基Co-B催化剂用于催化NaBH4水解制氢,考察了不同炭化时间、炭化温度、活化时间、活化温度等因素对生物质炭基Co-B催化剂的产氢性能影响.利用SEM和EDX对活性炭和催化剂的形貌及结构进行表征分析.结果表明:炭化温度为400℃、炭化时间1h,活化温度800℃,活化时间为2h时所制得活性炭基催化剂的性能远远优于商业活性炭基Co-B产氢催化剂,其平均产氢速率可以达到3 200mL·min~(-1)·g~(-1) Co-B催化剂.     

玉米秸秆碳基固体酸催化制备聚乙烯醇缩丁醛的研究

通过研究玉米秸秆碳基固体酸的制备及其用于催化正丁醛和聚乙烯醇(PVA)制备聚乙烯醇缩丁醛(PVB),考察了碳基固体酸制备条件和缩醛化反应条件对正丁醛和PVA反应生成PVB的影响。结果表明,玉米秸秆碳基固体酸催化剂的最优制备条件为:碳化温度400℃、碳化时间5.5 h、磺化温度160℃、磺化时间12 h;缩醛化反应最优条件为:反应温度70℃、反应时间10h、催化剂用量8%(占固体总量)。傅里叶变换红外光谱表征结果证实,玉米秸秆碳基固体酸催化剂具有良好的催化正丁醛和PVA制备PVB的性能。     

超声场中钙基固体碱催化猪油制备生物柴油

以废弃猪油为原料采用两步催化工艺制备生物柴油.首先,在40 kHz的超声波辐射下,以浓硫酸为催化剂进行猪油和甲醇的预酯化反应:然后,采用等体积浸渍法制备了固体CaO/NaA催化剂;最后,在40 kHz的超声场中,用最佳条件下制备的固体碱催化剂催化预酯化后的猪油与甲醇进行酯交换反应制备生物柴油.结果表明:对于初始酸值为13.82mg KOH/g的猪油,最佳预酯化条件为超声功率150W、醇油摩尔比8∶1、反应温度50℃、浓硫酸用量2.5％;在最佳预酯化条件下反应30 min,即可把猪油的酸值降到1.91 mgKOH/g;通过正交试验得到的固体CaO/NaA催化剂最佳制备条件为CaO负载量15％、焙烧温度700℃、焙烧时间6h;在超声功率150W、醇油摩尔比9∶1、55℃、固体碱催化剂用量4％的最佳生物柴油制备条件下反应120 min,甲酯转化率达到了约95.8％;固体碱催化剂重复使用3次后仍保持较高的活性.     

木聚糖基催化剂的制备及其催化合成苯并呫吨类化合物

以自然界中含量丰富的木聚糖类半纤维素为原料,首先采用碳化-磺化两步法制备了木聚糖基固体酸催化剂;然后对催化剂催化合成苯并呫吨类化合物进行了研究,研究了催化剂用量、反应温度、反应时间对目标产物产率的影响;再次,研究了木聚糖基固体酸催化剂催化合成苯并呫吨类化合物的底物普适性;最后,对木聚糖基固体酸催化剂的循环使用性能进行了研究,并对木聚糖基固体酸催化剂的结构和表面形貌进行了表征.结果表明:当反应温度为90℃、反应时间为2 h、催化剂用量为40 mg时,木聚糖基固体酸催化剂催化合成苯并呫吨类化合物的性能达到最佳;在文中研究所得的最佳反应条件下,木聚糖基固体酸催化剂对催化醛类化合物、2-萘酚和环己二酮类化合物具有良好的底物普适性;木聚糖基固体酸催化剂在反应体系中稳定性较好,在重复使用5次后,其结构没有发生明显的变化.     

乙二醇双子琥珀酸2-甲基戊基酯磺酸钠的合成及性能

采用酯化反应无需有机溶剂为介质、以碳基固体酸作酯化反应催化剂、磺化反应不外加相转移催化剂在常压下反应的新方法合成了乙二醇双子琥珀酸2-甲基戊基酯磺酸钠,最佳工艺条件为：单酯化反应,n（乙二醇）：n（顺酐）：l_00：2．10,催化剂碳基固体酸用量为顺酐质量的2％,于100℃反应4．7h,酯化率99．02％（质量分数）;双酯化反应。n（2-甲基-l-戊醇）：n（顺酐）=1-30：1．00,于210℃反应1．2h,酯化率95．34％（质量分数）;磺化反应,n（亚硫酸氢钠）：n（顺酐）：1．05：1．00。于油浴120℃反应3．2h,磺化率100．64％（质量分数）．对产物结构进行了IR光谱表征,测定了产物性能：CMC为2．5×10。mol／L,7cMc为27．79mN／m,乳化力为11．5min,渗透力为6s,耐硬水力为13．5min．比较了碳基固体酸和无水乙酸钠、对甲苯磺酸对酯化反应的催化效果,结果表明：碳基固体酸对酯化反应的催化效果好．且易于分离．     

磺化MCM-41介孔固体酸的合成、表征及其催化乙酰丙酸乙酯化性能

以硅酸乙酯为硅源、十六烷基溴化铵为模板剂,室温常压下便捷地合成了MCM-41介孔分子筛,进而以硫酸为磺化剂,不同水热条件下制得系列磺化介孔固体酸MCM-41-SO3H.利用TG、XRD、FT-IR、TEM-EDX等手段对所得材料进行了表征.采用碱滴定法测定其酸密度,并且以乙酰丙酸乙酯化反应为探针反应,评价其催化性能.结果表明,尽管水热磺化处理在一定程度上降低了MCM-41的介孔规整性,所制备的MCM-41-SO3H介孔固体酸仍较好地保持了MCM-41的介孔结构;水热时间和温度影响其酸密度,进而影响催化活性,其中磺化温度180℃、磺化时间21h制得的催化剂活性最高,乙酰丙酸转化率达到74.4%,并显示出较好的循环稳定性能.     

固体有机酸催化剂的制备及催化性能

硅胶经酸化预处理,增加表面羟基含量,在碱环境下与环氧氯丙烷反应,表面键合环氧丙烷基团,与NaHSO_3或硫酸反应,制备得到钠型有机酸催化剂或氢型有机酸催化剂,采用化学滴定、元素分析、固体H-NMR等手段对实验进行分析表征。结果表明:采用甲基磺酸预处理载体硅胶,30～40℃下与环氧氯丙烷反应6 h,60℃下磺化时间8 h,制得的固体酸酸量达到2.04 mmol/g;固体有机酸催化剂用于生物柴油(脂肪酸甲酯)的合成,循环使用6次,产品收率仍超过80%;固体有机酸催化剂催化酯化活性高,稳定性好。