ZrO2-Nd2O3固体酸的制备及其催化活性.pdf

第44卷第1期
电子科技大学学报
2015年1月
Journal of University of Electronic Science and Technology of China
Jan.2015
SO2'/mrO2Nd2O3固体酸的制备及其催化活性
廖洋2,李洋',马骏,毛卉,杜强,赵仕林12
(1.四川师范大学化学与材料科学学院成都61006652.四川省高等学校农田生态服务能力建设工程中心成都610060
摘要】以皮胶原纤维为模板荆,碗酸锆为锆源,掺杂稀土Nd元素制备SO42/zrO2-Nd2O2固体酸。通过TG、XRD、FT-IR
SEM以及N2吸附脱附分析等表征了制备条件对SO42-/ZrO2-Nd2の2固体酸结构的影响。结果表明,S02~/zrO2-Nd203固体酸较好
地保持了模板的纤维结构,添加稀土Nd元素能有效抑制品晶粒增长,ZrO2-Nd2O2晶粒尺寸为5.1~116nm,比表面积为63,96m2/g
以乙酸和正丁醇的化反应为模型反应考察SO27/zrO2Nd2O2固体酸的催化活性,催化剂活性较高,重复使用5次,乙酸的转
化率仍可达到85%,表现出较好的重复使用性,具有一定的工业应用前景。
关键词失活;制备;再生;SO42/zrO2~Nd2O2固体酸
中图分类号TS59;0643
文献标志码Adoi:10.3969jiss.1001-0548.2015,01,024
Preparation of SO,/Zro2 -Nd2 03 Solid Acid Catalyst
and Its Catalytic Activities
LIAO Yang, LI Yang, MA Jun, MAO Hui, DU Qiang, and ZHAO Shi-lin 2
(1. College of Chemistry and Materials Science, Sichuan Normal University Chengdu 610066; 2. The Engineering Center for the Development of Farmland
Ecosystem Service Functions, Sichuan Province Institutions of Higher Education Chengdu 610066
Abstract SO4"/Zr02 -Nd2o3 solid acid was prepared by using collagen fibers as template, zirconium sulfate
as zirconium source and doping with rare earth element Nd. The as-prepared SO /Zro2 -Nd2o3 were characterized
by TG, XRD, FT-IR, SEM and N2 adsorption-desorption analysis so as to investigate the influence of preparation
conditions on the catalyst structure. The results reveal that the fibrous structures of collagen fibers are preserved in
the SO4/Zr02 -Nd2 O3 solid acid. The growth of the Zro2-nd20 particles can be efficiently suppressed by Nd
doping. The diameters of Zr2 - Nd particles are distri uted in the range of 5.1-11.6 nm. The BET surface area
of $04/ZR-N solid acid is 63.96 m/g. The esterification of acetic acid with n-butanol was carried out as a
model reaction to calculate the catalytic properties of SOA /zr02-nd 2O solid acid. The SO./Zro2 - O solid
acid exhibits high catalytic activity. Furthermore, the conversion rate of acetic acid can reach 85% in the fifth cycle
which showsthe satisfied reusability, thus showing a potential industrial application
Key words deactivation; preparation; regeneration; SO4 /Zro2-nd2o3 solid acid
自20世纪30年代文献[1]首次研制与开发出第一SO42与MO结合的量较小,相比于工业上常用的液
个固体酸催化剂硅酸铝以来,固体酸催化剂所体酸催化剂,现有的固体超强酸总酸量少一个数量
表现出的优异反应特性及对环境的友好性引起了人级以上,导致其活性中心的数量太低,催化活性不
们的极大兴趣,使其成为化学工业一个重要的热点高。因此,改善SO2~MO型固体酸催化剂的催化
研究领域,SO2/M4O2型固体酸就是其中经典的一活性和重复使用性成为研究者关注的焦点?。
种24。由于疏酸根在金属氧化物载体的表面配位吸
为了得到性能优越的固体酸催化剂,人们对
附,促使相应的金属离子増加得到电子能力,SO2MO,型固体酸化剂进行改性,以提高其催化
SO42AMO型固体酸呈现超强酸性。但其配位吸附活性和重复使用性。1)加入稀土离子或过渡金属离
的SO42-易与催化剂表面的水或水蒸气结合,使其流子、贵金属离子,增加固体酸的结构热稳定性和比
失,导致催化剂表面的酸中心数减少、酸强度减弱、表面积S10。文献[11在60℃焙烧CeSO-2/zrO2催
催化活性下降,不能重复使用。同时,尽管固体超化剂,测得其表面积高达121.2m3/g,同时表现出较
强酸的酸强度很大,但由于固体酸比表面积较小,好的催化活性。文献[12]在SO42/ZnO2中加入Al、Ga,
收稿日期:2014-01-16;修回日期:2014-11-1
基金项目:国家自然科学基金(51173122,31100974,21406147:四川省教育厅资助项目(12ZB117
作者简介:廙洋(1979-),女,博士,副教授,主要从事环境材料方面的研究