碳基固体酸的制备及其应用.pdf

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1、第5期化学世界·289·碳基固体酸的制备及其应用周海斌。何文杰。王林超，陈加横。季根忠(绍兴文理学院化学化工学院，浙江绍兴312000)摘要：废纸浆经酸处理、碳化制得的碳基载体与浓硫酸磺化制得碳基固体酸催化剂。用FTIR、XRD、SEM、BET、酸碱滴定进行了表征，并考察碳基固体酸在合成二氧六环中的催化性能。结果表明废纸浆碳化为无定形碳，固体酸催化剂上一sO。H基含量可达2．3mmol／g，外形上仍保持纤维状结构。在反应温度170℃，反应时间为3h，二甘醇的转化率97，二氧六环的选择性可达80。关键词：碳基固体酸；废纸；磺化；二甘醇；1，4

2、一二氧六环中图分类号：TQ214文献标志码：A。文章编号：0367—6358(2O13)05—0289—04PreparationandApplicationofCarbon—basedSolidAcidZHOUHai—bin，HEWen-jie，WANGLin—chao，CHENJia—qi，JIGen—zhong(CollegeofChemistry＆ChemicalEngineering，ShaoxingUniversity，Zh~iangShaoxing312000，China)Abstract：Carbon—basedsolida

3、cidcatalystswerepreparedwiththesulfonationofcarbonmaterialswhichweresynthesizedbythecarbonizationoftherecyclablepaperpulpafterrinsingwithacidandwater．TheywerecharacterizedbymeansofFTIR，XRD，SEMandacidbase．titration．Theresultsindicatedthatac—tivegroup(一SO3H)wasbondedonamorph

4、ouscarbon．Thecontentof-'SO3Hgroupwas2．3mmol／g．Thefibrestructureoftherecyclablepaperpulpwasstillkeptaftercarbonizationandsulfonation．Resultsalsoshowedthatdioxanewassynthesizedwith8Oselectivityunderthereactionconditionsof170℃and3h．Keywords：carbon—basedsolidacid；wastepaper；su

5、lfonation；diglycol；1，4-dioxane硫酸作为一种不可循环使用的催化剂被广泛用化，再用硫酸等磺化剂磺化制备。后者得到的固体于化工生产，每年有超过15000kt的硫酸被消耗。酸相对前者而言性能比较稳定[3]。据报道中国每年随着全球对化学工艺和催化工艺绿色化的重视程度产生大量的废纸，利用率只有59，主要是生产再的增加，固体酸催化工艺取代液体酸催化工艺已是生纸及CMC、助滤剂等[g]，需要进步开发与利用。势在必行[1]。最近，碳基固体酸越来越受到重废纸中的成分是比较纯净的纤维素，比核桃壳[1。。、视[3]。碳基固体强酸制备过

6、程简单，酸密度高以及竹子El13等还好。另一方面，淀粉E]、蔗糖m等成本稳定性好，在绿色化工过程中具有很大的应用潜相对废纸较高。本文探索废纸浆在高温下部分碳力，已经在Beckmann重排、酯化、水解、烷基化等化，再磺化制备碳基固体酸的可能性，并初步研究该过程中得到广泛应用[6]。目前，合成碳基固体酸主催化剂催化合成二氧六环的探索。要有两种途径：一是利用带磺酸基团的芳烃与淀粉1实验部分等材料一起在高温下进行不完全碳化或者制得[2]；1．I试剂与仪器二是将蔗糖、核桃壳和竹子等材料先进行不完全碳废纸；浓硫酸(化学纯，国药集团化学试剂有限收稿日期：

7、2012-04—05、作者简介：周海斌(1990一)，男，浙江台州人。主要从事有机合成研究工作。E—mail：zhouhb521@126．coml*E—mail：jigenzhou@qq．corn。化学世界公司)；二甘醇(化学纯，上海恒信化学试剂有限公大为减弱，说明醋酸可以有效得脱除CaCO。。碳基司)。载体磺化后，各峰消失，在24。左右出现馒头峰，表2NHW-Ⅱ型精密电子控制仪(杭州大卫科教仪明该碳基固体酸的结构为无定形碳。器有限公司)；TDGC2—1kVA接触调压器(华通机电集团有限公司)；HJ-1磁力搅拌器(金坛市城东科辉仪器厂)；箱

8、式电阻炉(天津市中环实验电炉有限公司)；傅里叶变换红外光谱仪(美国尼高力公司NEXUS)；GC9790气相色谱仪(浙江温岭福立分析仪器有限公司)；扫描电子显微镜(日本电子，JSM