[发明专利]磁性核壳型碳基固体酸的制备方法及其使用

摘要

本发明涉及一种固体酸催化剂的制备方法及其应用，特别是一种磁性核壳型碳基固体酸的制备方法及其使用。该固体酸的制备工艺步骤为：磁性核壳碳基前驱体的制备、前驱体催化氧化、炭化活化、磺化反应。上述制备的磁性核壳型碳基固体酸可作为缩合、酯化反应中的固体酸催化剂使用。本发明是以超顺磁性的磁性材料纳米级Fe3O4为核，且表面负载了煤质沥青基质的碳源并磺化而得，具有制备方法简单、催化效率高、选择性好、磁性纳米粒子分布均匀、比表面积大、与产物分离容易、可多次循环使用等优点，可有效降低缩合、酯化反应的生产成本，可避免包裹层和催化剂酸量的流失，固体酸酸量可通过化学活化而调控等特点，是一种性能优良的碳基磺酸催化剂。

主权项

一种磁性核壳型碳基固体酸的制备方法，制备的工艺步骤为：A、磁性核壳碳基前驱体的制备：在煤质沥青中加入二氯甲烷，搅拌使其完全溶解后备用；将加有油酸的纳米级Fe3O4放入超声清洗器中，超声处理5～10min，其中四氧化三铁与油酸的质量、体积比为1:1～3，然后将上述溶解后的煤质沥青滴加入油酸改性的纳米Fe3O4中，机械搅拌均匀、干燥后即获得磁性核壳碳基前驱体；B、前驱体催化氧化：将上述磁性核壳碳基前驱体与催化剂按照质量比为1:0.01～0.06的比例混合、研磨200目以下，在氧气气氛下，加热至300～350℃，保温5～8小时，然后充分洗涤，使催化剂前驱体不含上述催化剂离子、干燥后备用；C、炭化活化：在上步骤制备的前驱体催化氧化物中加入活化剂，活化剂与上述混合体的质量比为0.5～4:1，然后在氮气气氛下加热至500～800℃，保温80～120分钟后，洗去活化剂，真空干燥后，获得磁性核壳碳基基体； D、磺化反应：将上述制备的磁性核壳碳基基体与发烟硫酸按照质量、体积比为1:3～8，在60～80℃温度下磺化0.5～6h，冷却、洗涤至没有SO42‑被检出，干燥后即为磁性核壳碳基固体酸催化剂。