【正文】 不到工業(yè)化生產(chǎn)中使用的要求； (2) 一般固體酸催化劑為細粉狀，這樣流體流經(jīng)催化劑時的阻力較大，不適合在工業(yè)上連續(xù)化生產(chǎn)的要求。因此，今后研究固體超強酸催化劑的一個主要方向是研究固體超強酸工業(yè)化的應用。制備出的催化劑活性更高、選擇性更好、成本低，研究解決固體催化劑與產(chǎn)物的工業(yè)分離、回收、重復利用和再生等工程中存在的問題。加強將邊緣學科技術(shù)、新技術(shù)等引入到固體超強酸的制備中，如應用微波技術(shù)對催化劑制進 行備及載體改性，誘導固體超強酸的催化反應；應用微乳技術(shù)制備超細納米催化劑等。重點展望固體酸的表面酸研究與制備的方法，研究促進劑、載體的關(guān)系以及酸性分布與制備方法，強調(diào)催化反應活性關(guān)系的研究，進一步提高固體超強酸的制備方法的效率。加強了固體酸催化劑失活機理、再生方法的研究，為實現(xiàn)工業(yè)化提供必要條件。總之 ,固體超強酸應用在今后仍然是新型催化研究中的重點和熱點領(lǐng)域之一。固體超強酸催化劑是有機化工領(lǐng)域具有發(fā)展前景的催化劑之一 ,目前的研究重點是 SO42/ MxOy 型固體超強酸的合成技術(shù)和應用技術(shù)。 論文研 究的目的與內(nèi)容 武昌工學院畢業(yè)論文（專用）稿紙 8 學會制備固體超強酸 SO42/TiO2；并用對照試驗找出最佳的催化劑制備條件。本論文應用固體沉淀法控制不同條件制備出多份固體超強酸 SO42/TiO2，根據(jù)酯化反應的需要用制備的固體酸催化合成乙酸異戊酯，再根據(jù)合成酯的產(chǎn)率得最佳固體酸的制備條件。 本文的重點是通過固體超強酸 SO42/TiO2催化合成乙酸異戊酯來研究固體超強酸的應用。首先介紹了固體超強酸的發(fā)展現(xiàn)狀及前景；其次，介紹固體超強酸的制備方法，催化性能，及其應用領(lǐng)域；最后，重點介紹了 SO42/MxOy 型固體超強酸催化合成乙酸異戊 酯的應用。還總結(jié)了國內(nèi)外關(guān)于固體超強酸光催化劑的研究，展望了固體超強酸催化劑的研究和應用前景。本文用制備的 SO42/TiO2 固體超強酸催化合成乙酸異戊酯，通過研究乙酸異戊酯的合成產(chǎn)率，研究制備條件對固體超強酸催化活性的影響。主要包括浸漬液濃度、浸漬時間、焙燒時間、焙燒溫度的影響，實驗結(jié)果表明，浸漬液濃度和焙燒溫度為主要影響因素。 武昌工學院畢業(yè)論文（專用）稿紙 9 2 實驗部分 實驗儀器、試劑、裝置 JJ1 定時電動攪拌器 江蘇金壇市中大儀器廠 馬弗爐 湖北英山縣建力電爐制造有限公司 電子天平 AR2140 上海梅特勒 托利多儀器有限公司 SHZ－ D(II)循環(huán)式真空泵 鞏義市予華儀器有限公司 GZX9070 電熱鼓干燥箱 上海博迅實業(yè)有限公司醫(yī)療設(shè)備廠 電熱套 河南鞏義有限公司 硫酸 信陽化學試劑廠（分析純） 硝酸 武漢市中天化工有限責任公司 鈦酸四丁酯 天津市百世化學試劑有限公司 聚乙二醇 600 上海試劑一廠（分析純） 異戊醇 國藥集團化學試劑有限公司（分析純） 冰乙酸 國藥集團化學試劑有限公司（分析純） 氯化鈉 天津市化學試劑三廠（分析純） 碳酸氫鈉 天津市化學試劑三廠（分析純） 無水硫酸鎂 天津市泰蘭德化學試劑廠（分析純） 實驗的裝置圖如圖 ； 。 圖 回流裝置圖 武昌工學院畢業(yè)論文（專用）稿紙 10 圖 蒸餾裝置圖 SO42/TiO2 固體超強酸的制備 在劇烈攪拌下將 200mL 鈦酸四丁酯緩慢滴加到 300mL 無水乙醇中，攪拌 30 min 后，快速加入 50mL 稀硝酸 (HNO3 質(zhì)量分數(shù)為 ％ )和 表面活性劑PEG600，劇烈攪拌，可獲得黃色均勻溶膠，在室溫下形成干凝膠。將干凝膠在100 ℃的烘箱內(nèi)干燥，研磨后用一定濃度的 H2SO4 溶液浸漬一定時間，抽濾后在100℃ 下烘干，最后用馬弗爐焙燒活化制得 SO42/TiO2 催化劑。 乙酸異戊 酯的合成 [2427] （ 1）酯化 在干燥 100mL 圓底燒瓶中加入 18mL 異戊醇和 24mL 冰醋酸，于振搖下緩慢加入制備好的固體超強酸（約 ），再加三粒沸石。分水器中先充水至比支管口略低處，并放出比理論出水量稍多的水，用電熱套加熱回流至分水器中的水不再增加為止，反應約 50min。 （ 2）洗滌 撤去熱源，稍冷后拆除回流裝置，待燒瓶中反應液冷卻至室溫將其倒入分液漏斗中，用 30mL 冷水淋洗燒瓶洗滌液并入分液漏斗，充分振蕩后靜置。待液層分界后移去頂塞分出水層。有機層用 20mL 碳酸氫鈉溶液分兩次洗滌，最后用飽和氯 化鈉洗滌一次。分出水層有機層由分液漏斗上口倒入干燥錐形瓶中。 （ 3）干燥 武昌工學院畢業(yè)論文（專用）稿紙 11 向有粗產(chǎn)品的錐形瓶中加 2g 無水硫酸鎂，振搖至液體澄清，放置 20min。 （ 4）蒸餾 將干燥好的粗酯小心的濾入燒瓶中，放三粒沸石，用電熱套加熱蒸餾，用干燥的錐形瓶收集 138~142℃的餾分，稱量并計算產(chǎn)率。 武昌工學院畢業(yè)論文（專用）稿紙 12 3 結(jié)果分析與討論 實驗現(xiàn)象 各組實驗下回流過程中燒瓶中的液體沸騰的程度不同，蒸汽不斷上升冷凝，變成無色透明液體沿分水器上升慢慢融入剩水的支管中，支管中出現(xiàn)分層，上層無色透明油狀物又回流到燒瓶中，直到支管中的水層不再上升為止， 酯化反應結(jié)束。 固體超強酸制備條件對合成乙酸異戊酯的影響 首先做了相關(guān)的空白實驗，在不加固體超強酸 SO42/TiO2 催化劑的條件下做三組平行實驗，得到乙酸異戊酯的產(chǎn)率分別是 ％ ,％ ,％，即不加固體超強酸催化劑時酯的合成產(chǎn)率為 ％。然后做加入制備的固體酸催化合成酯的實驗，通過合成產(chǎn)率的大小分析相關(guān)因素對固體酸催化活性的影響。 硫酸濃度對合成乙酸異戊酯的影響 通過控制單一變量硫酸的濃度制備固體超強酸 SO42/TiO2 催化劑，在固定條件浸漬時間 18h，活化 時間 4h，活化溫度 500℃下不同浸漬酸濃度對乙酸異戊酯合成的產(chǎn)率影響如表 ，浸漬酸濃度與乙酸異戊酯產(chǎn)率關(guān)系的曲線圖如圖 。 表 不同硫酸濃度得到的產(chǎn)率數(shù)據(jù)表 硫 酸濃度（ mol/L) 產(chǎn)率（ %） 0 圖 浸漬濃度與產(chǎn)率的關(guān)系曲線圖 分析浸漬濃度與產(chǎn)率的關(guān)系曲線圖 可知，酸濃度為 異戊酯的產(chǎn)率最高為 ％。根據(jù)浸漬酸濃度對固體酸活性影響機理分析，對于同一處理液，處理 液濃太低時，化物表面結(jié)合的 SO42太少，酸性弱，催化活武昌工學院畢業(yè)論文（專用）稿紙 13 性低；濃度太高，易導致生成硫酸鹽，得不到固體超強酸。由實驗得出最佳浸漬酸濃度為 。 酸浸漬時間對合成乙酸異戊酯的影響 通過控制單一變量浸漬時間制備固體超強酸 SO42/TiO2 催化劑，在固定條件酸濃度 ，活化時間 4h，活化溫度 500℃下不同浸漬時間對乙酸異戊酯合成的產(chǎn)率影響如表 ，浸漬時間與乙酸異戊酯產(chǎn)率關(guān)系的曲線圖如圖 。 表 不同浸漬時間所得產(chǎn)率的數(shù)據(jù)表 浸漬時間（ h) 6 12 18 24 30 產(chǎn)率（ %） 圖 浸漬時間與產(chǎn)率的關(guān)系曲線圖 由圖 可知，用酸浸漬時間對合成乙酸異戊酯產(chǎn)率有一定影響，浸漬時間為 18h 時酯的產(chǎn)率達到最高 ％。所得的關(guān)系曲線較平緩，相比圖 可知浸漬時間的影響較小。 活化時間對合成乙酸異戊酯的影響 通過控制單一變量活化時間制備固體超強酸 SO42/TiO2 催化劑，在固定條件硫酸濃度 ，浸漬時間 18h，活化溫度 500℃下不同活化時間對乙酸異戊酯合成的產(chǎn)率影響如表 ，活化時間與乙酸異戊酯產(chǎn)率關(guān)系的曲線圖如圖 。 表 不同活化時間所得產(chǎn)率的數(shù)據(jù)表 活化時間（ h) 2 3 4 5 6 產(chǎn)率（ %） 武昌工學院畢業(yè)論文（專用）稿紙 14 圖 活化時間與產(chǎn)率的關(guān)系曲線圖 由圖 可知，活化時間對酯的合成產(chǎn)率有一定的影響，活化時間為 4h 時酯的產(chǎn)率最高為 ％?；罨瘯r間過低達不到活化要求，活化時間過長破壞固體酸表面的酸根離子使活性降低，故而存在最佳活化時間。 活化溫度對合成乙酸異戊酯的影響 通過控制單一變量活化 溫度制備固體超強酸 SO42/TiO2 催化劑，在固定條件硫酸濃度 ，浸漬時間 18h，活化時間 4h 下不同活化溫度對乙酸異戊酯合成的產(chǎn)率影響如表 ，活化溫度與乙酸異戊酯產(chǎn)率關(guān)系的曲線圖如圖 。 表 不同活化溫度所得產(chǎn)率的數(shù)據(jù) 表 活化溫度（ ℃ ） 300 400 500 600 700 產(chǎn)率（ %） 0 圖 活化溫度與產(chǎn)率的關(guān)系曲線圖 由圖 ，活化溫度對酯合成有較大影響，活化溫度在 500℃時酯的合成產(chǎn)率