[发明专利]一种纳米复合固体超强酸及其制备和应用

权利要求书

1.一种纳米复合固体超强酸在乙酸苄酯催化合成中的应用，其特征在于，步骤如下：

1)将苄醇与乙酸按摩尔比为(1.1～1.4)∶1依次加入反应器中；

2)加入为反应物总质量的0.5％～3.0％的纳米复合固体超强酸-S₂O₈^2-/ZnFe₂O₄；

3)加热到回流，回流反应1.5～3.0小时后，自然冷却到室温，抽滤回收催化剂；

4)将滤液用10％碳酸钠溶液洗涤到中性，然后用蒸馏水洗涤2次；

5)用无水硫酸镁干燥，过滤，将所得粗品进行蒸馏，收集92℃～95℃/1.33KPa的馏分，即得纯度≥98.5％的乙酸苄酯；

所述纳米复合固体超强酸，是由S₂O₈^2-与ZnFe₂O₄形成的复配物-S₂O₈^2-/ZnFe₂O₄，为尖晶石型结构，晶体颗粒的平均粒径为20～60nm，酸强度(H₀)为-11.99～-14.52，比表面积为120～190m²/g，其中硫的质量百分含量为1.8～6.5％；

所述纳米复合固体超强酸的制备方法，包括如下步骤：

a)按n(Fe²⁺)∶n(Zn²⁺)＝(1.5～2.0)∶1称取二价铁盐和锌盐，混合后研磨成粉末；

b)按n(NaOH)∶n(Fe²⁺)＝(1.5～1.8)∶1加入NaOH溶液，并加入分散剂聚乙二醇(PEG)，且n(PEG)∶n(Fe²⁺)＝(0.02～0.06)∶1，在50～70℃搅拌30～60分钟；

c)按n(NaHCO₃)∶n(Fe²⁺)＝(1.7～2.0)∶1加入NaHCO₃固体，调节pH＝8～11，在50～70℃搅拌10～20分钟；

d)在20～40℃陈化3～10小时，抽滤，将得到的沉淀物用无水乙醇洗涤至中性；

e)将沉淀物在90～100℃下红外干燥3～10小时，即得纳米铁酸锌(ZnFe₂O₄)前驱体；

f)将前驱体自然冷却到室温，研磨成粉末，然后按15mL/g的比例浸渍于0.5～1.2mol/L的(NH₄)₂S₂O₈溶液中，当浸渍6～12小时后过滤，将得到的固体于90～110℃红外干燥6～10小时；

g)在400～600K焙烧2～4小时，慢速退火，取出后自然冷却到室温，即得纳米复合固体超强酸-S₂O₈^2-/ZnFe₂O₄。

2.根据权利要求1所述的纳米复合固体超强酸在乙酸苄酯催化合成中的应用，其特征在于：步骤1)中的苄醇与乙酸的摩尔比为(1.2～1.3)∶1。

3.根据权利要求1所述的纳米复合固体超强酸在乙酸苄酯催化合成中的应用，其特征在于：步骤2)中的纳米复合固体超强酸-S₂O₈^2-/ZnFe₂O₄的加入量为反应物总质量的1.0％～2.0％。

4.根据权利要求1所述的纳米复合固体超强酸在乙酸苄酯催化合成中的应用，其特征在于：步骤3)中的回流反应时间为2.0～2.5小时。

5.根据权利要求1所述的纳米复合固体超强酸在乙酸苄酯催化合成中的应用，其特征在于：步骤a)中的n(Fe²⁺)∶n(Zn²⁺)＝(1.8～2.0)∶1。

6.根据权利要求1所述的纳米复合固体超强酸在乙酸苄酯催化合成中的应用，其特征在于：步骤a)中所述二价铁盐为FeSO₄·7H₂O、FeCl₂或Fe(NO₃)₂。

7.根据权利要求1所述的纳米复合固体超强酸在乙酸苄酯催化合成中的应用，其特征在于：步骤a)中所述锌盐为ZnSO₄·7H₂O、ZnCl₂或Zn(NO₃)₂。