[发明专利]一种具有高比表面积的固体酸催化剂硫化二氧化锆的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及固体酸催化剂硫化二氧化锆的制备方法。

背景技术

烃类的异构化反应等有机反应在石油工业中具有重要的地位，直接影响着国家经济的发展。通常这些反应只有在强酸条件下才能进行，然而反应所用的液体酸催化剂能促进反应单元的腐蚀，不易与反应产物分离，污染环境，同时具有一定的危险性。所以用固体酸催化剂代替液体酸催化剂具有很好的发展前景，这是因为固体酸催化剂可以很好地解决液体酸催化剂的难分离、污染环境、腐蚀设备等问题。最近，已有大量文献报道了沸石分子筛、离子交换树脂、金属氧化物等固体酸催化剂的制备和应用。

在固体酸催化剂中，硫化二氧化锆(SO₄^2-/ZrO₂)引起了研究者们的广泛关注，这是因为硫化二氧化锆(SO₄^2-/ZrO₂)具有特殊的表面酸性质，它在很多工业的重要反应中具有很好的应用前景。另一方面，催化剂的催化活性与它的比表面积有关，较高的比表面积可以提供较多的催化活性位点。所以具有高比表面积的固体酸催化剂硫化二氧化锆(SO₄^2-/ZrO₂)是一种有很好应用前景的催化剂。

虽然已有大量文献和资料报道了硫化二氧化锆(SO₄^2-/ZrO₂)的制备方法，即采用溶胶-凝胶法，这种制备方法复杂且历时较长，所需时间为72h～82h,且得到的硫化二氧化锆(SO₄^2-/ZrO₂)的比表面积较小,即比表面积一般为70m²/g～100m²/g。至今未见有能增大比表面积和简化制备方法的文献报道。

发明内容

本发明要解决现有硫化二氧化锆的制备方法复杂，制备时间长，制备出的硫化二氧化锆比表面积较小的问题，而提供一种具有高比表面积的固体酸催化剂硫化二氧化锆的制备方法。

一、制备锆的氢氧化物：

在室温下，将ZrOCl₂·8H₂O与去离子水混合并搅拌溶解，得到ZrOCl₂溶液，按氨水中N元素与ZrOCl₂·8H₂O中Zr元素的摩尔比为5.5:1的比例称取氨水，然后在室温及搅拌条件下，将称取的氨水滴加到ZrOCl₂溶液中，得到混合物，在室温下，首先将混合物搅拌1h～2h，然后陈化12h～24h，得到沉淀液，将沉淀液过滤，用去离子水洗涤沉淀物至洗涤液中无氯离子，得到洗涤后的沉淀物，最后将洗涤后的沉淀物置于温度为80℃～100℃的烘箱内，干燥12h～24h，即得到锆的氢氧化物；

所述的ZrOCl₂·8H₂O的质量与去离子水的体积比为1g:7.7580mL；

二、制备粉末状固体：

称取锆的氢氧化物及固体硫酸铵，在室温下，将称取的锆的氢氧化物及固体硫酸铵置于研钵中，混合均匀并研磨，得到白色粉末状固体；

所述的锆的氢氧化物与固体硫酸铵的摩尔比1:(4～8)；

三、煅烧：

将白色粉末状固体置于马弗炉中，以升温速度为5℃/min，将马弗炉升温至600℃～750℃，然后在温度为600℃～750℃的条件下，煅烧5h，得到固体酸催化剂SO₄^2-/ZrO₂，即具有高比表面积的固体酸催化剂硫化二氧化锆。

本发明的有益效果是：1、硫化二氧化锆(SO₄^2-/ZrO₂)的制备由复杂的溶胶-凝胶法简化为固相研磨法，即在制备过程中没有溶液参与，可以简化制备过程，制备时间由原来的72h～82h缩减到50h-55h。