一种纳米复合固体超强酸及其制备和应用

摘要

本发明公开了一种纳米复合固体超强酸，其是由S2O82-与ZnFe2O4形成的复配物-S2O82-/ZnFe2O4，为尖晶石型结构，晶体颗粒的平均粒径为20～60nm，酸强度为-11.99～-14.52，比表面积为120～190m2/g，其中硫的质量百分含量为1.8～6.5％。所述催化剂是采用共沉淀-浸渍法制备而得，制备路线简单，成本低廉，所制备的催化剂具有晶型完整、晶体粒径小、比表面积大、催化活性高和使用寿命长等优点。使用本发明的纳米复合固体超强酸-S2O82-/ZnFe2O4进行乙酸苄酯的催化合成，可使酯化率高达98.0％，且操作简单易控，没有“三废”污染，产品质量好，生产成本低。

主权项

一种纳米复合固体超强酸在乙酸苄酯催化合成中的应用，其特征在于，步骤如下：1)将苄醇与乙酸按摩尔比为(1.1～1.4)∶1依次加入反应器中；2)加入为反应物总质量的0.5％～3.0％的纳米复合固体超强酸‑S2O82‑/ZnFe2O4；3)加热到回流，回流反应1.5～3.0小时后，自然冷却到室温，抽滤回收催化剂；4)将滤液用10％碳酸钠溶液洗涤到中性，然后用蒸馏水洗涤2次；5)用无水硫酸镁干燥，过滤，将所得粗品进行蒸馏，收集92℃～95℃/1.33KPa的馏分，即得纯度≥98.5％的乙酸苄酯；所述纳米复合固体超强酸，是由S2O82‑与ZnFe2O4形成的复配物‑S2O82‑/ZnFe2O4，为尖晶石型结构，晶体颗粒的平均粒径为20～60nm，酸强度(H0)为‑11.99～‑14.52，比表面积为120～190m2/g，其中硫的质量百分含量为1.8～6.5％；所述纳米复合固体超强酸的制备方法，包括如下步骤：a)按n(Fe2+)∶n(Zn2+)＝(1.5～2.0)∶1称取二价铁盐和锌盐，混合后研磨成粉末；b)按n(NaOH)∶n(Fe2+)＝(1.5～1.8)∶1加入NaOH溶液，并加入分散剂聚乙二醇(PEG)，且n(PEG)∶n(Fe2+)＝(0.02～0.06)∶1，在50～70℃搅拌30～60分钟；c)按n(NaHCO3)∶n(Fe2+)＝(1.7～2.0)∶1加入NaHCO3固体，调节pH＝8～11，在50～70℃搅拌10～20分钟；d)在20～40℃陈化3～10小时，抽滤，将得到的沉淀物用无水乙醇洗涤至中性；e)将沉淀物在90～100℃下红外干燥3～10小时，即得纳米铁酸锌(ZnFe2O4)前驱体；f)将前驱体自然冷却到室温，研磨成粉末，然后按15mL/g的比例浸渍于0.5～1.2mol/L的(NH4)2S2O8溶液中，当浸渍6～12小时后过滤，将得到的固体于90～110℃红外干燥6～10小时；g)在400～600K焙烧2～4小时，慢速退火，取出后自然冷却到室温，即得纳米复合固体超强酸‑S2O82‑/ZnFe2O4。