[发明专利]一种固体酸催化剂的制备方法

说明书

技术领域

本发明属于化学试剂合成技术领域，具体涉及一种固体酸催化剂的制备方法。

背景技术

酸是一类重要的催化剂，可用于催化酯化反应、Friedel-Crafts反应及羟醛缩合反应等。目前工业上应用的酸催化剂大多是液体酸催化剂，比如：硫酸、磷酸、硝酸、盐酸、对甲苯磺酸等。由于液体酸催化的反应属于均相反应，催化活性高，但是液体酸催化剂存在腐蚀设备、难与产物分离、难以回收再利用等难题。

由于固体酸具有易与产物分离、可回收再利用等优势，近年来受到学术界和工业界的广泛关注。目前已经报道的固体酸催化剂包括磷钼酸、硅钨酸等杂多酸类，Amberlyst-15等阳离子交换树脂类，沸石分子筛类等，其中杂多酸类化合物反应后易发生部分溶解，不易回收再利用；阳离子交换树脂类在催化有机反应过程中易发生溶胀和破碎；沸石分子筛则存在酸强度和酸量有限等弊端。

针对上述现有固体酸催化剂合成存在的问题，本发明公开了一种以金属氯化物为原料，通过水解、中和、陈化、洗涤、烘干，得到固体粉末充分研磨后与铵盐混合、焙烧制备新型固体酸催化剂的方法。

发明内容

本发明的目的是克服现有固体酸催化剂在催化反应中易发生部分溶解、溶胀和破碎，不易回收再利用，酸强度和酸量有限的问题。

为此，本发明提供了一种固体酸催化剂的制备方法，包括如下步骤：

步骤1)水解：将金属氯化物与水按质量比1:5～1:100的比例混合溶解；

步骤2)中和：采用浓度为5%～30%的碱液将溶解后的金属氯化物溶液调至pH为8～10；

步骤3)陈化、洗涤：将中和后的液体静置陈化10～30个小时后，采用去离子水洗涤3～10次；

步骤4)烘干：将洗涤后的固体置于烘箱中烘干，烘干温度为80～120 ^oC,烘干时间为10～30 小时；

步骤5)将烘干后的固体充分研磨成粉末后与铵盐混合均匀，铵盐质量为固体粉末质量的5%～50%；

步骤6)将步骤5）中混合后的粉末置于马弗炉中焙烧，得到固体酸催化剂，其中，焙烧温度为300～600 ^oC，焙烧时间为3～15小时。

上述金属氯化物为四氯化锡、四氯化钛、四氯化锆、氯化锌、氯化铁、氯化铝中的二种或二种以上。

上述二种或二种以上金属氯化物的混合物中金属摩尔百分数分别为锡1～20%，钛20～80%，锆20～80%，锌0～15%，铁0～20%，铝0～15%。

上述碱液为氢氧化钠、氢氧化钾、氨水中的一种。

上述碱液浓度为2～20%。

上述铵盐为氯化铵、硫酸铵、硫酸氢铵、磷酸铵、磷酸氢铵、磷酸二氢铵、硝酸铵中的一种或一种以上。

上述步骤5)中铵盐质量占固体粉末质量最优为10%～25%。

本发明的有益效果：

(1)本发明制得的这种固体酸催化剂与现有合成的固体酸催化剂相比，原料廉价易得、合成方法简便易行。

(2)本发明提供的这种固体酸催化剂的制备方法制备出来的固体酸催化剂酸性强、循环使用性能良好，具有广阔的应用前景。

以下将结合附图对本发明做进一步详细说明。

附图说明

图1是实施例1合成的固体酸催化剂的吡啶红外图。

图2是实施例2合成的固体酸催化剂的吡啶红外图。

图3是实施例1合成的固体酸催化剂的NH₃-TPD图。

图4是实施例2合成的固体酸催化剂的NH₃-TPD图。

图5是实施例2合成的固体酸催化剂的热重-差热图。

具体实施方式

实施例1：

为了克服现有固体酸催化剂在催化反应中易发生部分溶解、溶胀和破碎，不易回收再利用，酸强度和算量有限的问题，本实施例提供了一种固体酸催化剂的制备方法，包括如下步骤：

步骤1)水解：称取7.012 g SnCl₄·5H₂O，13.280 g TiCl₄，2.414 g AlCl₃·6H₂O（金属摩尔百分比为20%:70%:10%），将其溶于500 mL水中，充分搅拌使其全部溶解。

步骤2)中和：向上述溶液中加入浓度为10%的氢氧化钠溶液调节至pH=10。

步骤3)陈化、洗涤：将中和后的溶液静置陈化15个小时后，采用去离子水洗涤3次。