[發明專利]多酸/納米碳雜化固體酸催化劑及其制備方法和應用

在審

• 申請號: 201310586050.8
• 申請日: 2013-11-19
• 公開（公告）號: CN104646057A
• 公開（公告）日: 2015-05-27
• 發明（設計）人: 蘇黨生;齊偉;劉威
• 申請（專利權）人: 中國科學院金屬研究所
• 主分類號: B01J31/18
• 分類號: B01J31/18;B01J32/00;C07C51/09;C07C53/08;C07C31/08;C07C29/09;C07C53/122;C07C63/06
• 代理公司: 沈陽科苑專利商標代理有限公司 21002
• 代理人: 許宗富;周秀梅

1.一種多酸/納米碳雜化固體酸催化劑，其特征在于：該雜化固體酸催化劑是由多酸均勻負載在氮摻雜納米碳材料表面上形成，多酸通過靜電相互作用與氮摻雜納米碳材料結合；其中：所述氮摻雜納米碳材料表面的氮原子總數與所述多酸的總電荷數的比例為30:1～1:1。

2.根據權利要求1所述的多酸/納米碳雜化固體酸催化劑，其特征在于：所述多酸為磷鎢酸、硅鎢酸、磷鉬酸、硅鉬酸或砷鎢酸。

3.根據權利要求1所述的多酸/納米碳雜化固體酸催化劑，其特征在于：所述氮摻雜納米碳材料中氮原子與碳原子的摩爾比例為1:1～1:100。

4.根據權利要求1或3所述的多酸/納米碳雜化固體酸催化劑，其特征在于：所述納米碳材料為碳納米管、納米金剛石、石墨烯或洋蔥狀SP²納米碳。

5.根據權利要求1所述的多酸/納米碳雜化固體酸催化劑的制備方法，其特征在于：該方法包括如下步驟：

（1）將待負載的固體多酸溶于水中，所得多酸水溶液的濃度為0.5～100毫克/毫升；

（2）將氮摻雜納米碳材料分散于水中，得到氮摻雜納米碳材料的分散液，分散液中氮摻雜納米碳材料的含量為1～10毫克/毫升；

（3）在攪拌條件下，將多酸水溶液滴加到氮摻雜納米碳材料的分散液中，繼續攪拌0.2～10小時后，將析出的沉淀物用去離子水洗滌，以去除沉淀物中吸附的多酸，再將洗滌后的沉淀物經干燥即得到多酸/納米碳雜化固體酸催化劑。

6.根據權利要求5所述的多酸/納米碳雜化固體酸催化劑的制備方法，其特征在于：步驟（3）中，將多酸水溶液滴加到氮摻雜納米碳材料的分散液的過程中，控制二者用量，使納米碳材料表面的氮原子總數與多酸的總電荷數的比例為30:1～1:1。

7.根據權利要求1所述的多酸/納米碳雜化固體酸催化劑的應用，其特征在于：將所述多酸/納米碳雜化固體酸作為酸催化劑應用于酯水解反應中。

8.根據權利要求7所述的多酸/納米碳雜化固體酸催化劑的應用，其特征在于：所述多酸/納米碳雜化固體酸催化劑的應用過程為：將酯類化合物分散在水中，形成的酯類化合物的分散液中酯類化合物含量為1～100毫克/毫升；加入與酯類化合物質量比為1：10～1：100的多酸/納米碳雜化固體酸催化劑；在20～100℃條件下攪拌0.5～48小時，使得反應完全，然后將雜化固體酸催化劑濾除，即得到水解產物，從而完成對酯類化合物的水解反應。

9.根據權利要求8所述的多酸/納米碳雜化固體酸催化劑的應用，其特征在于：所述酯類化合物為脂肪族酯化合物和芳香族酯化合物。

10.根據權利要求8所述的多酸/納米碳雜化固體酸催化劑的應用，其特征在于：所述酯類化合物為乙酸乙酯、乙酸甲酯、苯甲酸甲酯或苯甲酸乙酯。