新型固体酸催化剂的设计制备及其性能研究

酸催化剂可以用来催化烃类裂解、重整、异构、烯烃水和、烷基化和酯化等重要化学反应，在石油炼制和石油化工领域有极其广泛的应用。与传统液体酸相比，新型固体酸催化剂具有容易与反应物和产物分离、易再生、不腐蚀反应器、环境污染少等优点，因此研究开发环境友好的新型固体酸催化剂成为国际上催化领域研究的热点。本论文研究新型固体酸催化剂的酸强度和延长催化剂使用寿命的方法，具有很高的工业实用价值和理论意义。 研究了固体酸催化剂在正己烷异构化和异丁醇脱水这两个反应的催化活性，结果显示：1）复合超强酸催化剂，2）Hβ及其负载催化剂，3）负载杂多酸，4）ZrO2·Bi2O3、ZrO2·CaO四类催化剂酸强度较高且强度大小为:1＞2≈3＞4。氢溢流的引入提高了Pt-SO42-/ ZrO2催化剂在反应中的催化活性,一定程度上弥补了酸强度的不足，也使一些原本没活性的催化剂有了一定的活性，如MOO3催化剂。 研究了异丁烷在12wt%V2O5/γ-Al2O3催化剂上脱氢制异丁烯的反应和异丁烯在50wt%HSiW/SiO2、Amberlyst-15和Amberlyst-35树脂催化剂上的迭代反应，均获得了较好的催化活性。 首次将催化剂表面的疏油性应用在酸催化领域，在硅胶负载的钨硅酸中掺杂不同含量聚四氟乙烯制备出具有一定疏油性的催化剂，用异丁烯迭代反应作为探针反应着重研究了催化剂表面的适当疏油性对催化剂的寿命和产物选择性的影响。结果显示催化剂表面的疏油性不仅提高了C8 =的选择性并且有效延长催化剂寿命。这主要是由于催化剂表面具有适当的疏油性，反应的中间产物C8=易于从具有疏油性的表面脱附，减少了C8=继续在催化剂表面进行连续反应生成C12=和C16=的机会，因此提高了C8=的选择性。这可能促进了更高的产物选择性，低的积炭量和较长的催化剂使用寿命。 研究了催化剂表面的疏水疏油性在醋酸与正丁醇的酯化反应中的应用。结果显示，当酯化反应产物为液相时，催化剂表面的疏水疏油性非常有利于产物从催化剂表面脱附，能有效提高正丁醇的转化率。 关键词：酸强度，钨硅酸，聚四氟乙烯，疏油性，寿命