离子交换法:此法用离子交换剂作载体,以反离子的形式引入活性组分,制备高分散、大表面的负载型金属或金属离子催化剂,也是均相催化剂多相化和沸石分子筛改性的常用方法。它与浸渍法相比,所载的活性组分的分散度高,特别适用于制备低含量、高利用率的贵金属催化剂,如Pd、Pt等贵金属催化剂,能将小至0.5~3nm微晶直径的贵金属粒子负载在载体上、而且分布均匀。在活性组分含量相同时,催化剂的活性和选择性一般比用浸渍法制备的催化剂要好。

如郑荣辉、曾金龙[10]应用离子交换法和浸渍法制备催化剂催化乙酸正丁酯,得出在醇/酸分子比1:1,90~120℃和1.5h的条件下,其酯化活性分别为91.7%和93.1%,酯化选择性达100%,并得出酯化活性随树脂固体表面酸度的提高而增大。

溶胶凝胶法:就是用含高化学活性组分的化合物作前驱体,在液相下将这些原料均匀混合,并进行水解、缩合化学反应,在溶液中形成稳定的透明溶胶体系,溶胶经陈化胶粒间缓慢聚合,形成三维空间网络结构的凝胶,凝胶网络间充满了失去流动性的溶剂,形成凝胶。凝胶经过干燥、烧结固化制备出分子乃至纳米亚结构的材料

喷涂法:实际上这也是一种孔内沉淀法,主要用于在低比表面积载体上负载多种活性组分的“蛋壳”型催化剂。因为制备这类催化剂时,采用孔内沉淀工艺,常具有操作麻烦耗时多、渗透深度难以控制等缺点。特别当几种具有不同等电点的金属化合物需要一起沉淀时,采用此法较为合适。

4 固体酸催化剂在酯合成中的应用

传统酸催化剂如H2SO4、HF、AlCl3和BF3等由于具有确定的酸强度和酸性及相当高的反应活性,在工业上有着广泛的应用。但这些酸催化反应都是在均相中进行的,难以实现连续生产,催化剂不易与反应物和产物分离,特别是在环境问题日趋严峻的今天,这些传统催化剂所带来的设备腐蚀和环境污染等问题也引起人们的极大关注。

固体催化剂主要应用于催化酯类的合成。如曾建青等[11]采用Digsorb 2400型自动物理吸附仪及电镜分析仪研究了制备条件对SO42-/ZrO2固体超强酸的比表面、孔结构影响。王艳等[12]研究了固体超强酸催化剂SO42-/ZrO2的制备以及对合成乙酸乙酯的催化作用,证明这种在催化剂的制备时,存在最佳焙烧温度和时间,且催化剂活化后可以重复使用。

訾俊峰[13]以S2O82-/TiO2/Ce为催化剂,乙酸和正丁醇为原料合成了乙酸正丁酯,在n(醇):n(酸)=1.4,催化剂0.5g,带水剂8mL,反应时间1.5h的优化反应条件下,酯化率在96%以上。朱学文等[14]用沉淀-浸渍法制备复合固体超强酸S2O82-/Fe2O4-CoO,并以S2O82-/Fe2O4-CoO为催化剂,冰醋酸和正丁醇为原料合成乙酸正丁酯。结果表明,S2O82-/Fe2O4-CoO的催化活性大于S2O82-/Fe2O4和S2O82-/Fe2O4-ZnO,CoO的存在对超强酸有调变作用,乙酸正丁酯转化率为≥98%。

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