固体酸催化剂SO 4 2- /C-TiO 2 -CeO 2 的制备与表征
发布时间：2021-09-04 11:19
用高温磺化法制得复合型稀土改性固体酸催化剂SO42-/C-TiO2-CeO2,以油酸和甲醇的酯化反应为探针反应,考察了稀土氧化物CeO2的质量分数、磺化温度、磺化时间对催化剂SO42-/C-TiO2-CeO2催化活性的影响。催化剂SO42-/C-TiO2-CeO2的最佳制备条件为:CeO2的质量分数为2%（以活性炭质量计）、磺化温度为200℃、磺化时间为10h。该条件下制备的催化剂用于催化油酸与甲醇的酯化反应,酯化率可达到94.78%。利用FTIR、XRD、SEM、DTG、XRF对固体酸催化剂进行了表征,结果表明:稀土氧化物CeO2和金属氧化物TiO2共同作用可固化SO42-,并与SO42-形成配...
【文章来源】：精细化工. 2017,34(01)北大核心EICSCD
【文章页数】：7 页
【图文】：
种催化剂的红外光谱图
?O的伸缩振动明显，酸位中心的数量增多，催化性能增强。从图1还可看出，在1040～1280cm－1内出现固体酸催化剂的特征吸收峰，说明4种催化剂均具有超强酸的性质，且同时含有螯合双配位结构和桥式双配位结构。2.1.2CeO2对催化剂酸位中心的影响在磺化温度为200℃、磺化时间为10h条件下，CeO2质量分数(以活性炭质量为基准，下同)分别为1%、2%、3%、4%和5%时，制备出CeO2含量不同的固体酸催化剂SO2－4/C-TiO2-CeO2，考察了CeO2质量分数对催化剂酸位中心数量的影响，结果如图2所示。图2CeO2质量分数对SO2－4/C-TiO2-CeO2酸位中心的影响Fig．2EffectofmassfractionofCeO2onacidiccenterofSO2－4/C-TiO2-CeO2从图2可知，CeO2质量分数在1%～2%时，随着CeO2含量的增加，800cm－1附近的吸收峰逐渐减弱，磺化产物聚合度增高，磺酸基团数量增多，酸位中心数量增加;当CeO2质量分数为2%～5%时，催化剂酸位中心的数量不断下降。主要是因为:大量的CeO2相互集聚成簇，遮盖了催化剂的表面，造成催化剂的空隙和比表面积都明显减小，有效酸位中心逐渐减少，导致催化剂催化活性下降。因此，CeO2的最佳质量分数为2%。2.1.3磺化温度对催化剂酸位中心的影响在CeO2的质量分数为2%、磺化时间10h条件下，调节磺化温度为50、100、150、200、250℃制备固体酸催化剂SO2－4/C-TiO2-CeO2，考察磺化温度对催化剂酸位中心的影响，结果如图3所示。图3磺化温度对SO2－4/C-TiO2-CeO2酸位中心的影响Fig．3EffectofsulfonationtemperatureonacidiccenterofSO2－4/C-TiO2-CeO2由图3可知，磺化温度在50～200℃内，温度越
基团数量增多，酸位中心数量增加;当CeO2质量分数为2%～5%时，催化剂酸位中心的数量不断下降。主要是因为:大量的CeO2相互集聚成簇，遮盖了催化剂的表面，造成催化剂的空隙和比表面积都明显减小，有效酸位中心逐渐减少，导致催化剂催化活性下降。因此，CeO2的最佳质量分数为2%。2.1.3磺化温度对催化剂酸位中心的影响在CeO2的质量分数为2%、磺化时间10h条件下，调节磺化温度为50、100、150、200、250℃制备固体酸催化剂SO2－4/C-TiO2-CeO2，考察磺化温度对催化剂酸位中心的影响，结果如图3所示。图3磺化温度对SO2－4/C-TiO2-CeO2酸位中心的影响Fig．3EffectofsulfonationtemperatureonacidiccenterofSO2－4/C-TiO2-CeO2由图3可知，磺化温度在50～200℃内，温度越高，固体酸催化剂酸位中心的数量越多;磺化温度在200～250℃内，温度越高，固体酸催化剂酸位中心数量越少。其主要原因是:提高温度可促进浓硫酸与活性炭发生磺化反应，在活性炭表面形成了更多的磺酸基团，增加了催化剂表面的酸位中心，但是，活性炭与浓硫酸在过高的温度下会发生氧化还原反应生成CO2和SOx(x=2，3)，因此，最佳磺化温度为200℃。2.1.4磺化时间对催化剂酸位中心的影响在CeO2的质量分数为2%、磺化温度200℃的条件下，控制磺化时间为5、7.5、10、12.5、15h制备固体酸催化剂SO2－4/C-TiO2-CeO2，考察磺化时间对催化剂酸位中心的影响，结果如图4所示。由图4可知，磺化时间在5～10h内，磺化时间越长，固体酸催化剂中酸位中心的数量越多;磺化时间在10～15h内，固体酸催化剂中酸位中心的数量有所减少。其主要原因是:活性炭是多孔隙材料，浓硫酸进入活性炭的孔隙中需要一段?
【参考文献】：
期刊论文
[1]稀土固体催化剂在生物柴油合成中的应用研究进展[J]. 舒庆,侯小鹏. 化工进展. 2016(02)
[2]油茶壳残渣制备活性炭的工艺[J]. 熊道陵,许光辉,张团结,陈金洲,陈超. 化工进展. 2015(12)
[3]固体酸催化剂在制备生物柴油中的进展[J]. 王鑫晶,韩生,刘慧,郭洪爽. 材料导报. 2015(09)
[4]三元稀土固体超强酸催化剂S2O82-/Nd2O3-ZrO2-Al2O3的制备与表征[J]. 薛俊礼,奚洪民,杨英杰. 吉林化工学院学报. 2014(07)
[5]稀土固体超强酸SO42-/SnO2-Nd2O3催化剂的软模板剂法制备及表征[J]. 郭海福,陈志胜,闫鹏. 石油炼制与化工. 2010(10)
[6]炭基固体酸催化制备生物柴油研究进展[J]. 舒庆,张强,高继贤,王金福. 现代化工. 2009(08)
[7]稀土催化剂在环境保护中的应用进展[J]. 赵岳,张晓玲,胡辉. 工业催化. 2008(03)
[8]稀土固体超强酸SO42-/SnO2-CeO2的制备与表征[J]. 郭海福,朱正峰,闫鹏,吴燕妮. 石油炼制与化工. 2007(10)
[9]我国油茶产业发展现状与对策[J]. 刘跃进,欧日明,陈永忠. 林业科技开发. 2007(04)
[10]镧改性固体超强酸SO42-/ZrO2-TiO2/La3+催化剂的制备及性能研究[J]. 崔秀兰,郭海福,林明丽,郭俊文,吴燕妮. 中国稀土学报. 2003(04)
本文编号：3383170
【文章来源】：精细化工. 2017,34(01)北大核心EICSCD
【文章页数】：7 页
【图文】：
种催化剂的红外光谱图
?O的伸缩振动明显，酸位中心的数量增多，催化性能增强。从图1还可看出，在1040～1280cm－1内出现固体酸催化剂的特征吸收峰，说明4种催化剂均具有超强酸的性质，且同时含有螯合双配位结构和桥式双配位结构。2.1.2CeO2对催化剂酸位中心的影响在磺化温度为200℃、磺化时间为10h条件下，CeO2质量分数(以活性炭质量为基准，下同)分别为1%、2%、3%、4%和5%时，制备出CeO2含量不同的固体酸催化剂SO2－4/C-TiO2-CeO2，考察了CeO2质量分数对催化剂酸位中心数量的影响，结果如图2所示。图2CeO2质量分数对SO2－4/C-TiO2-CeO2酸位中心的影响Fig．2EffectofmassfractionofCeO2onacidiccenterofSO2－4/C-TiO2-CeO2从图2可知，CeO2质量分数在1%～2%时，随着CeO2含量的增加，800cm－1附近的吸收峰逐渐减弱，磺化产物聚合度增高，磺酸基团数量增多，酸位中心数量增加;当CeO2质量分数为2%～5%时，催化剂酸位中心的数量不断下降。主要是因为:大量的CeO2相互集聚成簇，遮盖了催化剂的表面，造成催化剂的空隙和比表面积都明显减小，有效酸位中心逐渐减少，导致催化剂催化活性下降。因此，CeO2的最佳质量分数为2%。2.1.3磺化温度对催化剂酸位中心的影响在CeO2的质量分数为2%、磺化时间10h条件下，调节磺化温度为50、100、150、200、250℃制备固体酸催化剂SO2－4/C-TiO2-CeO2，考察磺化温度对催化剂酸位中心的影响，结果如图3所示。图3磺化温度对SO2－4/C-TiO2-CeO2酸位中心的影响Fig．3EffectofsulfonationtemperatureonacidiccenterofSO2－4/C-TiO2-CeO2由图3可知，磺化温度在50～200℃内，温度越
基团数量增多，酸位中心数量增加;当CeO2质量分数为2%～5%时，催化剂酸位中心的数量不断下降。主要是因为:大量的CeO2相互集聚成簇，遮盖了催化剂的表面，造成催化剂的空隙和比表面积都明显减小，有效酸位中心逐渐减少，导致催化剂催化活性下降。因此，CeO2的最佳质量分数为2%。2.1.3磺化温度对催化剂酸位中心的影响在CeO2的质量分数为2%、磺化时间10h条件下，调节磺化温度为50、100、150、200、250℃制备固体酸催化剂SO2－4/C-TiO2-CeO2，考察磺化温度对催化剂酸位中心的影响，结果如图3所示。图3磺化温度对SO2－4/C-TiO2-CeO2酸位中心的影响Fig．3EffectofsulfonationtemperatureonacidiccenterofSO2－4/C-TiO2-CeO2由图3可知，磺化温度在50～200℃内，温度越高，固体酸催化剂酸位中心的数量越多;磺化温度在200～250℃内，温度越高，固体酸催化剂酸位中心数量越少。其主要原因是:提高温度可促进浓硫酸与活性炭发生磺化反应，在活性炭表面形成了更多的磺酸基团，增加了催化剂表面的酸位中心，但是，活性炭与浓硫酸在过高的温度下会发生氧化还原反应生成CO2和SOx(x=2，3)，因此，最佳磺化温度为200℃。2.1.4磺化时间对催化剂酸位中心的影响在CeO2的质量分数为2%、磺化温度200℃的条件下，控制磺化时间为5、7.5、10、12.5、15h制备固体酸催化剂SO2－4/C-TiO2-CeO2，考察磺化时间对催化剂酸位中心的影响，结果如图4所示。由图4可知，磺化时间在5～10h内，磺化时间越长，固体酸催化剂中酸位中心的数量越多;磺化时间在10～15h内，固体酸催化剂中酸位中心的数量有所减少。其主要原因是:活性炭是多孔隙材料，浓硫酸进入活性炭的孔隙中需要一段?
【参考文献】：
期刊论文
[1]稀土固体催化剂在生物柴油合成中的应用研究进展[J]. 舒庆,侯小鹏. 化工进展. 2016(02)
[2]油茶壳残渣制备活性炭的工艺[J]. 熊道陵,许光辉,张团结,陈金洲,陈超. 化工进展. 2015(12)
[3]固体酸催化剂在制备生物柴油中的进展[J]. 王鑫晶,韩生,刘慧,郭洪爽. 材料导报. 2015(09)
[4]三元稀土固体超强酸催化剂S2O82-/Nd2O3-ZrO2-Al2O3的制备与表征[J]. 薛俊礼,奚洪民,杨英杰. 吉林化工学院学报. 2014(07)
[5]稀土固体超强酸SO42-/SnO2-Nd2O3催化剂的软模板剂法制备及表征[J]. 郭海福,陈志胜,闫鹏. 石油炼制与化工. 2010(10)
[6]炭基固体酸催化制备生物柴油研究进展[J]. 舒庆,张强,高继贤,王金福. 现代化工. 2009(08)
[7]稀土催化剂在环境保护中的应用进展[J]. 赵岳,张晓玲,胡辉. 工业催化. 2008(03)
[8]稀土固体超强酸SO42-/SnO2-CeO2的制备与表征[J]. 郭海福,朱正峰,闫鹏,吴燕妮. 石油炼制与化工. 2007(10)
[9]我国油茶产业发展现状与对策[J]. 刘跃进,欧日明,陈永忠. 林业科技开发. 2007(04)
[10]镧改性固体超强酸SO42-/ZrO2-TiO2/La3+催化剂的制备及性能研究[J]. 崔秀兰,郭海福,林明丽,郭俊文,吴燕妮. 中国稀土学报. 2003(04)
本文编号：3383170
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