摻雜稀土固體酸的制備及催化性能.pdf

1、SO42-/MxOy固體超強(qiáng)酸由于具有分離簡(jiǎn)便，無(wú)腐蝕性，對(duì)環(huán)境危害小，催化活性高等特點(diǎn)，成為催化劑近年來(lái)研究的熱點(diǎn)。但已有制備方法制得SO42-/MxOy固體酸的比表面積不夠大、易失活等問(wèn)題限制了其應(yīng)用。固體酸催化劑的結(jié)構(gòu)如比表面積、孔結(jié)構(gòu)、形貌及化學(xué)組成是決定固體酸催化劑酸中心和酸強(qiáng)度的決定因素。目前主要通過(guò)提高比表面積，構(gòu)造孔結(jié)構(gòu)以及添加過(guò)渡金屬離子或稀土離子來(lái)改善其催化性能。同時(shí)，我國(guó)稀土資源豐富、易得，為稀土應(yīng)用到固體催化劑中

2、奠定了基礎(chǔ)。因此，采用改變制備模板、摻雜稀土等方法對(duì)其改性，以增加其比表面積、穩(wěn)定性和催化活性已成為了固體酸研究領(lǐng)域中的熱點(diǎn)。
　　 膠原纖維是一種天然的生物高分子材料，是最大的可再生動(dòng)物生物質(zhì)資源之一，便宜易得。結(jié)構(gòu)排列有序、易形成孔結(jié)構(gòu)，這為合成具有特殊介孔結(jié)構(gòu)材料提供優(yōu)良的模板。同時(shí)皮膠原纖維又含有能與具有d、f空軌道的金屬離子發(fā)生絡(luò)合的活性基團(tuán)（氨基、羧基、羥基等），可以通過(guò)煅燒除去模板后，制備出具有排列有序的纖維狀結(jié)構(gòu)

3、的固體酸。本論文主要研究了以下幾個(gè)方面內(nèi)容:
　　 1、廢棄皮膠原纖維為模板劑，硫酸鋯為鋯源，硫酸為活性劑，摻雜稀土Nd、Ce元素制備出了纖維狀SO42-/ZrO2-Re2O3固體超強(qiáng)酸。通過(guò)X射線衍射(XRD)、N2吸附-脫附、NH3-TPD程序升溫脫附、光電子能譜(XPS)等表征方法對(duì)固體酸的結(jié)構(gòu)及性質(zhì)分析。以乙酸與正丁醇的酯化反應(yīng)為模型反應(yīng)，酯化率為控制指標(biāo)，系統(tǒng)地考察出酯化率與制備條件的關(guān)系，從而優(yōu)化SO42-/ZrO2

4、-Re2O3固體酸的制備條件。
　　 2、以乙酸和正丁醇的酯化反應(yīng)為模板，從反應(yīng)溫度、反應(yīng)時(shí)間、酸醇摩爾比、催化劑用量等條件考察了SO42-/ZrO2-Nd2O3固體酸的催化活性;通過(guò)XRD、SEM、 FT-IR等表征方法分析催化劑失活原因，并采用浸酸活化的方法恢復(fù)催化劑的催化活性;探討了SO42-/ZrO2-Nd2O3固體酸催化乙酸和正丁醇酯化反應(yīng)的機(jī)理。
　　 3、在最優(yōu)條件下制備出SO42-/ZrO2-Nd2O3固