[發明專利]一種磁性固體超強酸催化劑及制備方法有效

申請號：	201410290847.8	申請日：	2014-06-25
公開（公告）號：	CN104028307A	公開（公告）日：	2014-09-10
發明（設計）人：	趙煒;趙琛;方君基;周凱旋;任亞萍;趙婧;雷強;宰世鳳	申請（專利權）人：	中國礦業大學
主分類號：	B01J31/28	分類號：	B01J31/28;B01J31/30;C07C67/08;C07C69/14
代理公司：	南京瑞弘專利商標事務所(普通合伙) 32249	代理人：	楊曉玲
地址：	221116 江蘇省***	國省代碼：	江蘇;32
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摘要：
搜索關鍵詞：	一種磁性固體強酸催化劑制備方法
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【說明書】：

技術領域

本發明涉及一種酸性催化劑及制備方法，特別涉及一種磁性固體超強酸催化劑及制備方法。

背景技術

在化工領域中，酸性催化劑在酯化反應、酰化反應、酯交換反應、烷烴的異構化和烷烴的裂解反應等很多反應中起著非常重要的作用，其中固體超強酸作為一種新型、綠色的環保型催化劑引起了人們廣泛的關注。目前，常見的固體超強酸有六類，分別是：負載鹵素的固體超強酸、SO₄^2-/W_XO_Y型固體超強酸、雜多酸固體超強酸、負載金屬氧化物的固體超強酸、無機鹽復配而成的固體超強酸和沸石型固體超強酸。然而這些固體超強酸催化劑通常存在著各種各樣的問題，如：制備復雜、難以重復使用、活性組分易流失和造成環境污染。

磁性分離技術自從1973年問世以來，越來越受到研究者的關注。它的原理是將具有磁性的鐵系元素的化合物與催化活性組分結合起來制備出復合型催化劑，在反應結束后，利用外加磁場和催化劑自身的磁性就可以將催化劑有效地從反應體系中分離出來。然而通常作為磁芯的Fe₃O₄很容易在空氣中或潮濕的環境中被氧化，同時作為固體酸的載體易被酸腐蝕保護層的加入可以有效地提高磁芯抗氧化和抗腐蝕能力。可以作為保護層的有SiO₂、ZrO₂、Al₂O₃等。其中SiO₂制備簡單，原料廉價，是常用的保護層。JunhongJi等已經報道了Cu/SiO₂/Fe₃O₄的制備方法，其中SiO₂/Fe₃O₄的制備方法反應條件溫和，實驗方法簡單。

三氟甲磺酸作為有機最強酸，具有強酸性和優異的熱穩定性，被廣泛的應用于合成精細化學品中。在均相反應體系中，三氟甲磺酸作為液體催化劑，難以回收利用，從而造成嚴重的環境污染和資源浪費。Marina?Gorsd等人已經報道了將三氟甲磺酸負載至ZrO₂上，并且探究出負載量與ZrO₂表面羥基數量有關，羥基越多，負載量越大。SiO₂作為富羥基化合物，是很好的三氟甲磺酸載體。所以，SiO₂既可以作為Fe₃O₄的保護層，又是三氟甲磺酸的優良載體。ZnCl₂、FeCl₃和AlCl₃作為較強的Lewis酸，廉價易得，將它們與三氟甲磺酸一起作為活性組分，可以提高三氟甲磺酸釋放H⁺的能力，從而進一步提高催化劑的活性。

發明內容

本發明的目的是要提供一種磁性固體超強酸催化劑及制備方法，解決現有超強酸催化劑活性組分易流失、難以回收利用和催化效率低的問題。

為實現上述目的，本發明的磁性固體超強酸催化劑，將三氟甲磺酸和金屬的氯化物MCl_x作為活性組分負載于具有包覆結構的磁性SiO₂/Fe₃O₄載體上，形成磁性固體超強酸催化劑MCl_x-CF₃SO₃H/SiO₂/Fe₃O₄，其中MCl_x的質量百分比為8.5％～28.5％％，CF₃SO₃H的質量百分比為8.5％～28.5％，SiO₂的質量百分比為18％～25％，Fe₃O₄的質量百分比為13％～18％。