[发明专利]一种制备超高热稳定的碳硅复合固体超强酸及可逆调控其热稳定性方法

说明书

本发明涉及材料合成领域，公开了一种制备超高热稳定的碳硅复合固体超强酸及可逆调控其热稳定性方法、以及用其催化糠醇醇解制备乙酰丙酸正丁酯的方法。其制备方法包括以下步骤：（1）以水热催化法制备的竹炭（记为BC）和酸性硅溶胶为主要原料，BC先后用氢氧化钠水溶液溶胀、十六烷基三甲基溴化铵和硅溶胶进行处理，然后在250 ^oC进行脱水，最后用浓硫酸磺化制备硅碳复合固体超强酸SIBCSA；（２）SIBCSA材料通过在反应釜中水蒸气处理、在管式炉中热处理、以及两种处理方法组合来可逆调控其磺酸基的热稳定性。其中用水蒸气处理可获得热稳定性高达401 ^oC的硅碳复合固体超强酸SIBCSA‑H。该可逆调控方法操作简单，所制备的SIBCSA‑H比SIBCSA显示更强的超强酸性，在催化糠醇醇解制备乙酰丙酸正丁酯中催化效率更高，稳定性更好。

技术领域

本发明涉及一种制备超高热稳定的碳硅复合固体超强酸及可逆调控其热稳定性方法。

背景技术

酸作为一种催化剂广泛应用于有机反应，诸如重排、酯化、水合、水解、烷基化、醚化、异构、聚合、加成和缩聚等反应，因此酸催化是生产燃料和工业重要化学品的关键转化技术之一。传统的化学工业中，液体酸如氢氟酸，虽然液体酸具有很高的催化效率，但其难以回收又在使用过程中产生了大量难以处理的废液，造成严重的环境污染且对设备的腐蚀严重，无法满足绿色化学的要求，人们对各种固体酸展开了深入研究，如固体超强酸、分子筛和大孔磺酸树脂，以解决液体酸的不足同时保持固体酸的高效催化（Acc. Chem. Res.,2002; 35(9): 686-694； Green Chem., 2002, 297(5582): 799-803； Chem. Rev.,2002; 102(10): 3641-3666.）。但由于固体酸在成本和酸强度等方面仍无法与浓硫酸竟争，限制了它们在工业上的广泛应用。