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多孔SO
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/TiO
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型固体酸的表征及其催化性能
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王 欢，梁 斌，李 春
*
四川大学化工学院，四川省成都市(610065)
E-mail: lichunlailai@sohu.com
摘 要：通过稀硫酸浸出机械活化的天然钛铁矿过程中耦合的水解反应，可以方便地制备出
多孔结构的SO
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型固体酸催化剂。采用EDX、FTIR、N
2
吸附-脱附以及Hammett表面酸
量测定等技术对其进行表征。结果表明，未经煅烧处理，该催化剂中的SO
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即以螯合配位
的形式与基体结合，这可能是由于活化钛铁矿快速酸解释放的反应热提供了键合所需要的能
量；当煅烧温度≥400°C时，可以得到固体超强酸催化剂。以乙酸与乙醇的液相酯化反应为
目标反应，发现该固体酸可以很好地催化其反应，在80°C下反应4小时即可达到平衡转化率；
同时，该固体酸催化剂亦具有较好的循环使用性能。
关键词：固体酸；SO
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；表征；催化；酯化
中图分类号：TQ 426.99 文献标识码：A
1. 引言
羧酸与醇的酯化反应是一类非常重要的有机合成反应。酯化反应可以在无催化剂的条件
下进行，但是反应缓慢。通常可以采用H
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SO
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、HCl、H
3
PO
4
和AlCl
3
等无机酸作为催化剂来
加速反应，但是均相催化存在诸如产物与催化剂的分离困难、设备腐蚀以及废酸的处理等问
题，而使用非均相的固体酸催化剂则可以较好地弥补这些缺陷。鉴于非均相催化反应速度通
常比均相慢，增加固体酸催化剂的比表面积可以提高反应速度和催化活性，制备具有发达孔
隙、比表面积大的多孔催化材料受到关注。
目前，已报道用于催化酯化反应的多孔固体酸催化剂有分子筛Al-MCM-41
[1]
、SBA-15
[2]
、
沸石
[3-4]
、粘土
[5]
、H
3
PW
12
O
40
的酸式盐
[6-8]
、Zn-Al复合水滑石
[9]
以及负载硫酸的金属氧化物
SO
4
2-
/M
x
O
y
[10-11]
等，其中SO
4
2-
/M
x
O
y
型固体酸催化剂对很多类型的反应都表现出了良好的催
化性能
[12-13]
。但是，注意到上述多孔SO
4
2-
/M
x
O
y
固体酸的制备大部分是先合成多孔材料，然
后用硫酸或硫酸盐溶液浸渍，所得到的固体酸催化剂酸与基体的结合不紧密、容易流失。
在前期的研究中，我们发现了一种新的多孔金红石型TiO
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制备方法，即先将天然钛铁矿
进行机械活化，然后用稀硫酸浸出，溶解的钛在稀酸中很不稳定并迅速发生水解，用这种方
法可以方便地制得微孔、介孔以及微孔/介孔复合的多孔材料
[14]
。由于多孔结构在硫酸介质
中形成，硫酸的吸附将同步发生，这种方法实质是将多孔材料的制备与硫酸浸渍合二为一，
因此有可能获得高性能的固体酸催化材料。在本研究中，我们将对该固体酸进行表征，并以
乙酸与乙醇的酯化反应作为目标反应对其催化性能进行评价。
2. 实验部分
2.1 催化剂的制备
1 本课题得到教育部博士学科点专项科研基金（项目编号：20070610125）的资助。
通讯作者：李春，副教授，博士；电话：028-85408056；E-mail:
lichunlailai@sohu.com
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