【正文】 清晰地觀察。對于某些可逆的吸附，如分離組分混合物，同時(shí)也必須使吸附能力足夠大，這樣才能使混合物的各組分在固定 相與流動(dòng)相之間達(dá)到平衡的速度最快。 對 于柱狀色譜法來說，實(shí)驗(yàn)成敗的關(guān)鍵就在于根據(jù)需要分離的混合物的性質(zhì)以及結(jié)構(gòu)選擇合適的吸附劑和洗脫劑是重中之重。根據(jù)吸附劑吸附作用強(qiáng)弱的不同和混合物中各組分極性不同的差異，各組分在層析柱中隨流動(dòng)相的流 動(dòng)速度也不相同，我們分步接收從色譜柱中流出的洗脫液，便可以讓混合物按順序分離出來?；旌衔镌谥V上通過反復(fù)的進(jìn)行吸附，解析，再吸附，再解析從而完成分離。 在 吸附柱色譜中，流動(dòng)相是洗脫機(jī)，固定相是吸附劑，跟薄層色譜法相比，洗脫劑相當(dāng)于展開劑。色譜體系有兩個(gè)相：一個(gè)是固定相，一個(gè)是流動(dòng)相?？芍庇^的觀察出反應(yīng)是否發(fā)生。這種薄層色譜的檢測方法既可以用于靈敏的檢測出反應(yīng)的是否發(fā)生。在給定的條件下如果板層的厚度、吸附劑、展開劑等都相同，那么化合物的移動(dòng)的距離與展開劑的移動(dòng)的距離之間的比例就是一 定的，即 Rf 值是化合物的物性常數(shù)，其大小只與化合物本身的結(jié)構(gòu)有關(guān)，在與其他因素?zé)o關(guān)。在各種化合物、溶劑的極性不同，吸附能力也并不相同，在展開劑向上移動(dòng)時(shí)候，進(jìn)行的解析程度不一樣，有的解析的快，有的慢，所以隨展開劑擴(kuò)散的速度不同。 它是利用了混合物中各個(gè)組分在某一種溶劑中的吸附的能力和溶解的能力的不同，使得當(dāng)混合物的溶液流經(jīng)這種物質(zhì)時(shí)，通過進(jìn)行反 復(fù)的分配或吸附等作用，再進(jìn)而把各個(gè)組份成功的分開。展開液一定不能沒過滴加樣品的點(diǎn)。除此之外，在進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)的測定時(shí)，這種薄層色譜法還可以用來做跟蹤有機(jī)反應(yīng)及進(jìn)行柱色譜之前的一種預(yù)試，在通常利用薄層色譜觀察反應(yīng)物的斑點(diǎn)，來進(jìn)一步判斷反應(yīng)是否進(jìn)行。比較合適用于較少量樣品分離；另外一些方面在制作薄層板的時(shí)候，通過把吸附層加厚和加大，把樣品點(diǎn)成一條線，在就能分離多達(dá) 500 毫克的樣品。又被叫做薄層層析法，屬于一種固－液吸附色譜。 溶膠凝膠法是通過在含有一定比例的異丙醇，正丙醇鋯，硝酸和 M(CH2)3OH(M為相應(yīng)的金屬 )的混合液中，緩慢滴加異丙醇和水的混合溶液進(jìn)行凝膠化，所得凝膠陳化后，用 CO2超臨界干燥法除去溶劑，然后在 800 攝氏度下焙燒 3h后得到催化劑 [8]。首先用鋯鹽通過滴加氨水，調(diào)節(jié) pH 值，沉淀制備出 Zr(OH)2前驅(qū)體，干燥后浸漬鹽溶液，然后高溫焙燒后 形成負(fù)載不同氧化物的催化劑 [13]。 結(jié)合我系實(shí)驗(yàn)室特點(diǎn)與現(xiàn)實(shí)情況采用化學(xué)沉淀法進(jìn)行基質(zhì)的合成。 此外合成磁性基質(zhì)的方法還有很多如火花電蝕法，還原法，電沉積法，真空蒸鍍法，熱分解法。 此外還可以將 FeSO4 和 Fe2(SO4)3 分別加入三口瓶中，放入在水浴中升溫到45℃ ，然后滴加氨水，調(diào)節(jié) pH 值，使溶液 pH 范圍在 1011 之間，在水浴鍋中繼續(xù)反應(yīng) ，取出放入燒杯中用去離子水洗滌，最后用磁鐵分離磁性基質(zhì)，放 入干燥箱中干燥。然后將 Fe3O4放入到沸騰的含有油酸煤油中煮沸，這時(shí)候 Fe3O4表面會(huì)吸附油酸，從水相中向煤油相中轉(zhuǎn)移，會(huì)生成煤油基磁性流體，它的飽和強(qiáng)度可以達(dá)到 。 唐 山 學(xué) 院 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 6 本次實(shí)驗(yàn)合成的催化劑即有較高的催化劑活性，又有很強(qiáng)的磁性，所以該實(shí)驗(yàn)的第一步是合成具有強(qiáng)強(qiáng)磁性的磁性基質(zhì)，通過查找文獻(xiàn)發(fā)現(xiàn)磁性基質(zhì)的合成方法有很多種，例如化學(xué)共沉淀法合成磁性基質(zhì)。課題的最終目的是希望找到一種 在酯化等親核反應(yīng)中可以替代液體酸的催化劑，以克服液體酸的諸多缺點(diǎn)。H 2O 作沉淀劑，在 400 攝氏度下焙燒 3h，合成了新型的納米復(fù)合固體超強(qiáng)酸 SO42/CoFe2O4和 SO42/Fe2O3其催化劑的粒徑小 50nm。 北京化工大學(xué)的 常錚等人，為了進(jìn)一步提高固體超強(qiáng)酸的活性，開始探索用超細(xì)納米氧化物作為載體，進(jìn)行固體超強(qiáng)酸制備的研究，以原料 Fe(NO3)3 焦作大學(xué)成戰(zhàn)勝等人利用磁性、微波對固體超強(qiáng)酸進(jìn)行改性，制備出磁性固體超強(qiáng)酸催化劑，這種方法為催化劑與反應(yīng)產(chǎn)物的分離提供了新的思路。因此，研究和開發(fā)一種容易于分離容易回收，但同時(shí)又有較高催化活性的納米固體酸催化劑，具有重要的理論和實(shí)際意義。當(dāng)反應(yīng)結(jié)束后，反應(yīng)產(chǎn)物與固體酸催 化劑的分離比較困難。 近些年來，人們利用了快熟發(fā)展的納米技術(shù)，合成了新型納米固體超強(qiáng)酸催化劑。在固體酸催化劑中加入有磁性的四氧化三鐵，使得整個(gè)催化劑帶有磁性。目前其應(yīng)用以涉及多個(gè)化工領(lǐng)域。而本次實(shí)驗(yàn)主要探討磁性固體超強(qiáng)酸催化劑。 唐 山 學(xué) 院 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 4 表 11 以固體酸代替液體酸做催化劑的重要酸催化過程 序號 產(chǎn)物 反應(yīng)過程 液體酸 固體酸 1 乙苯 苯與乙烯烷基化 AlCl3 ZSM5， Y 沸石 2 異丙苯 苯與丙烯烷基化 AlCl3/HCL 絲光沸石， Y 沸石 3 直鏈烷基苯 苯和 C10C14 烯烴烷基化 HF 含氟的 SiO2Al2O3 4 異辛烷 2甲基丙烷與 2甲基丙烯烷基化 濃 H2SO4 HF 酸性粘土 5 壬基酚 丙烯三聚體與苯酚烷基化 H2SO4 BF3 離子交換樹脂 6 聚丁基醚 四氫呋喃開環(huán)聚合 發(fā)煙 H2SO4 H3PW12O40 7 苯二甲 酸二丙基酯 鄰苯二甲酸酐與丙烯醇酯化 濃 H2SO4 全氟磺酸樹脂 8 雙酚 A 苯酚與丙酮縮合 H2SO4 HCl 離子交換樹脂 9 丙二醇醚 環(huán)氧乙烷與低級脂肪醇加成 BF3 改性 γAl2O3 10 仲丁醇 丁烯水合 H2SO4 磺化離子交換樹脂 11 對二甲苯 鄰二甲苯異 構(gòu)化 HF/BF3 ZSM5 固體酸催化劑自從發(fā)現(xiàn)以來，已經(jīng)取得了很大的發(fā)展，這些年經(jīng)過國內(nèi)外學(xué)者的細(xì)致的研究，固體酸催化劑的應(yīng)用范圍已經(jīng)十分的廣闊，人們研究與開發(fā)的固體酸催化劑種類也非常的多，大致可分為以下幾種。這些年，在工業(yè)崔化反應(yīng)中，已經(jīng)有許多固體酸催 化劑代替液體酸的反應(yīng)過程，其中包括酯化反應(yīng)，聚合反應(yīng)，烷基化反應(yīng)，加成反應(yīng)，異構(gòu)化和縮合反應(yīng)。這些液體酸缺點(diǎn)很多，比如反應(yīng)過程中容易把設(shè)備腐蝕，即增加了生產(chǎn)成本，又存在潛在的生產(chǎn)危險(xiǎn)，同時(shí)使用這類型的催化劑，不能連續(xù)的生產(chǎn)，而且反應(yīng)的選擇性也比較差，產(chǎn)物與催化劑本身很難分離等其它的缺點(diǎn)。 固體超強(qiáng)酸酸催劑可催化多種化反應(yīng)、例如烴類的裂解、重整、異構(gòu)等石油煉制的過程，還涉及到烯烴的水合反應(yīng)、烯烴的聚合反應(yīng)、芳烴的烷基化反應(yīng)、芳烴的酰基化反應(yīng)、醇酸酯化等石油精細(xì)化工反應(yīng)等的過程，所以說該類型的催化劑是這一固體超強(qiáng)酸催化劑系列的重要基礎(chǔ)。固體酸催化劑的問世是酸催化研究的一大轉(zhuǎn)折，這不僅可以在一定程度上緩解或者解決均相反應(yīng)帶來的不可避免的問題，而且由于它們具有較高的熱穩(wěn)定性，大大擴(kuò)展了熱力學(xué)上可能進(jìn)行的酸催化反應(yīng)的應(yīng)用范圍。 新型固體酸催化劑具有很多優(yōu)點(diǎn)，例如容易跟反應(yīng) 體系分離、不容易腐蝕設(shè)備、后期的處理比較簡單、對環(huán)境污染的污染性性小、選擇性比較高等特點(diǎn)，可在較高的溫度范圍內(nèi)使用，擴(kuò)大了酸催化劑反應(yīng)的應(yīng)用范圍。 固體酸催化劑可以解決液體酸催化劑部分缺點(diǎn)，這類催化劑因具有很高的酸性強(qiáng)度、較高的催化活性、以及高選擇性、并且易于活化再生、在高溫下穩(wěn)定性較好，同時(shí)有利于化工的連續(xù)化生產(chǎn)等優(yōu)點(diǎn)。 Lewis 理論 — 酸堿的電子理論 ， 該理論把酸堿定義擴(kuò)大到非質(zhì)子物質(zhì)，認(rèn)為凡唐 山 學(xué) 院 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 3 能夠接受電子對的物質(zhì)就是酸，而能給予電子對的物質(zhì)則為堿。傾向性的大小就代表了酸或堿的強(qiáng)度。 關(guān)于酸堿性質(zhì)的三種理論 Arrhenius 理論 — 酸堿的電離理論 ， 該理論認(rèn)為酸就是在水溶液中電離后，陽離子全部是 H+的物質(zhì)，而堿則是電離后陽離子全部是 OH的物質(zhì)。組成這類催化劑的元素大多是非過度元素，它們多數(shù)為非 過渡元素的氧化物或混合氧化物，其催化性能不同于含過 渡元素的氧化物催化劑。它在催化劑家族中占有重要位置的一類催化劑，在這類催化劑表面具有酸性部位也叫做酸性中心，這也是催化劑的活性部位。在這些組分中，二氧化鋯是作為主活性組分并且為催化劑的載體， Fe3O4 是作為磁性基質(zhì)，跟其它的氧化物引入到二氧化鋯固體酸 催化劑中，制成出一種新型的磁性納米復(fù)合氧化物固體超強(qiáng)酸催化劑，磁性基質(zhì)的引入賦予了復(fù)合氧化物固體酸以磁性，其它組分氧化物的引入，可以穩(wěn)定二氧化鋯四方晶相，提高二氧化鋯作為固體酸的酸性 [4]。 載體它是催化劑活性組分的分散劑和黏合物以及支撐體，是負(fù)載催化劑活性組分的骨架；載體的主要作用是提供 孔結(jié)構(gòu)和高表面積，同時(shí)增大催化劑的強(qiáng)度； 助催化劑是催化劑的輔助成分，量較少；助劑本身無活性或活性很小，加入之后可以改變催化劑的 化學(xué)組成和結(jié)構(gòu)，從而能提高催化劑的活性、選擇性、穩(wěn)定性或壽命。它的各組分作用分別如下 。從而使得制出的這種催化劑有較高的催化活性，同時(shí)又容易分離，可以被重復(fù)的使用，既減少了反應(yīng)的成本又保護(hù)了環(huán)境。 本論文通過將帶有 磁性的 Fe3O4作為磁性基質(zhì)，把它引入到固體酸催化劑中，合成同時(shí)據(jù)有磁性而且有比較高的酸性強(qiáng)度的磁性固體酸催化劑。為了改善這種催化劑的缺點(diǎn)，經(jīng)常會(huì)通過摻雜其他的金屬氧化物，比如 SiO CaO、 Y2O3及 MgO等形式的氧化物，用來提高這種催化劑的穩(wěn)定性同時(shí)提高這種催化劑的酸性強(qiáng)度。 固體酸催化劑是近些年來在催化劑領(lǐng)域上研究的熱點(diǎn)，它作為催化劑可以催化多種反應(yīng)，比如可以催化烯烴的雙鍵異構(gòu)化反應(yīng)、烷烴反應(yīng)、異構(gòu)化反應(yīng)、烯烴烷基化反應(yīng)、煤液化反應(yīng)、以及酯化反應(yīng)等許多化學(xué)反應(yīng)，在這些反應(yīng)中它都表現(xiàn)出了很高的催化反應(yīng)活性，而且這種催化劑的制備方法比較簡便，催化劑的催化反應(yīng)溫度比較低，而且對環(huán)境友好，所以這種催化劑有著廣泛的發(fā)展前景，最近一段時(shí)間，已成為許多學(xué)者研究的熱點(diǎn)課題之一 [3]。 zirconium oxide 目錄 1 引言 ................................................................................................................................. 1 固體酸催化劑 ...................................................................................................... 2 固體酸催化劑的組成 ............................................................................... 2 固體酸催化劑的定義 ............................................................................... 2 固體酸催化劑的優(yōu)點(diǎn) ............................................................................... 3 固體酸催化劑的應(yīng)用 ............................................................................... 3 固體酸催化劑的分類 ............................................................................... 4 固體 酸 催化劑發(fā)展現(xiàn) 狀 ....