负载型磺化聚苯乙烯基膦酸—磷酸氢锆催化剂研究.pdf

重庆大学
硕士学位论文
负载型磺化聚苯乙烯基膦酸—磷酸氢锆催化剂的研究
姓名:陈利
申请学位级别:硕士
专业:物理化学
指导教师:傅相锴
20020425
摘要化剂。本文对各步骤的投料比、反应温度、反应时间等反应条件做了详细的探讨,一/挡煌呋恋男阅芤膊煌⑹笛楸砻鞯粁痻为备美啻呋恋乃崃该类新型催化剂具备非均相催化剂的各种优点,适用反应温度范围很宽,本文实验中涉及到的酯化、缩醛、缩酮等反应温度下使用该催化剂效果均很好,最研究了催化剂使用过程中活性下降的两大影响因素一中毒和老化。长期重复使成分的数目减少或使活性物质占据的表面分数减小,这样催化剂的活性就会下降。关键词:固体酸,催化剂,磺化苯膦酸锆,磺化聚苯乙烯基膦酸一磷酸氢锆,负载本文利用磺化苯膦酸锆和磺化聚苯乙烯相似的性质,首次将二者相互修饰相互改性,即用低聚的磺化聚苯乙烯代替磺化苯膦酸锆中键连在无机膦酸盐骨架上的苯磺酸,实现两种催化剂的优势互补,制备出一系列不同载体负载的固体酸催得到了相应的较优反应条件。用红外光谱、热分析、酸碱滴定法等对各步中间产物及终产物进行了表征,与理论预期结果基本一致。用酸碱滴定法和指示剂法分别测定不同载体催化剂的酸量和酸强度,结果表明,该类催化剂最高酸量可达./。不同制各方法所得载体表面具有不同的酸量和酸强度,这些都会影响催化剂的负载效果和催化性能。该类催化剂中的无机磷酸与有机膦酸的配比./梢愿菪枰=械髡较高,催化活性也较好,原因是此时能为反应物提供足够的反应空间和酸量,与理论分析相一致。低使用温度为℃,目前最高可在使用,比磺化聚苯乙烯树脂催化剂要高出℃,能反复多次再生使用,且使用寿命很长,累计使用时间可达小时以上,是一种性能优良的固体酸催化剂。用催化剂的过程中,诸多毒物会堵塞催化剂的微孔或会使催化剂单位表面上活性文中还对直接导致或加速催化剂老化的因素做了研究。该催化剂同时也是一种新型的离子交换功能材料,具有较大的吸附容量,有望用于工业污水的治理,对于日益重视环境保护的二十一世纪,有较广阔的应用前景。型磺化聚苯乙烯基膦酸一磷酸氢锆中文摘要
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引言固体酸催化剂概述硫酸等液体酸催化剂是石化等产业使用最多的催化剂,虽然其活性和选择性较高,但使用过程中会产生大量废酸,后续处理麻烦,且腐蚀工业设备,严重污染环境,导致了一些严重的环境问题,引起了越来越多人的关注。随着人们环保意识的不断提高和国家对环境保护的日益重视,新形势呼唤着绿色化学的发展,国内外研究者们纷纷顺应时代潮流致力于开发分子筛、阳离子交换树脂等固体酸Ⅲ催化剂来代替浓硫酸等液体酸催化剂,固体酸催化剂一经产生,就因其具有的液体酸催化剂不可比拟的优越性,在化学合成工业中得到广泛的应用,随着环境保护要求的日益严格,国内外的化学工作者们纷纷致力于发展环境友好绿色化工,固体酸催化剂在其中扮演更加重要的角色,不断改善现有固体酸催化剂的使用性能,并不断研究开发无毒、无害、高效固体酸催化剂,实现”原子经济”型反应,促进人类与自然的协调发展,成了化学家们研发的努力方向。固体酸通常我们可以理解为一种能使碱性指示剂改变颜色的固体或能化学吸附碱性物质的固体,按照布郎斯台德年路易斯亩ㄒ澹烫逅峥以理解为能给出质子或接受电子对的固体.。按照上述定义,固体酸主要包括:膨润土、蒙脱土等天然粘土类矿物;;阳离子交换树脂;热处理过的焦碳;润载在二氧化硅、石英砂、氧化铝或硅藻土上的硫酸、磷酸等担载酸;杂多酸等混合氧化物;氧化锌、二氧化钛等许多金属盐,具体见表。表征固体酸主要有两个参数:表面酸强度和酸浓度殖扑崃,与液体酸不同,固体酸的酸强度是指固体酸表面能使吸附的电中性碱甘炯转化为其共轭酸的能力,一般用岷鼿拇笮”硎荆崆慷榷杂贐岫是指是指其表面给出质子的能力,对于岫允侵钙浔砻娼邮艿缱佣缘哪力。测固体酸的指示剂本身也是一种碱,不同的指示剂具有不同的接受质子或给出电子对的能力,这反映在它的不同瞪稀=柚诓煌甘炯恋腜值可测得各种酸的强度#以诘鹊钡闶庇蠵庸烫逅岱矫婵矗克嵊星康母质子能力,可使所有指示剂的颜色从碱型色变为酸型色,弱酸则只能使与之相应的及比它荡蟮闹甘炯帘渖ǎ淮又甘炯练矫婵矗蛑挥兄甘炯恋腜值与待测固体酸的V迪嘤虮人。甘炯敛拍鼙渖ā
硫酸的酸强度用岷鼿硎疚R所以的固体酸就是固体酸浓度对液体酸而言,是指其单位体积内含的酸量,对固体酸则是指固体酸天然粘土矿物担载酸高岭土、膨润土、蒙脱土、漂白土、山软土木、沸石.、一、猌等罢惩硫酸、磷酸、丙二酸等担载于氧化硅、石英砂、氧化铝或硅藻土上阳离子交换树脂焦炭经热处理金属氧化物和硫化物、、、金属盐、、