磺酸化介孔二氧化硅催化酯化反应研究文献综述

 2022-01-08 09:01

全文总字数:6379字

文献综述

文 献 综 述摘要:以CTAB为模板剂,通过溶胶一凝胶法制备了介孔二氧化硅,并进行磺酸化制备了一种新型的固体酸催化剂。

表面聚合物基团和磺酸根基团成功地引入到了二氧化硅表面,磺酸化的介孔二氧化硅具有较好的孔道有序结构,对酯化反应反应表现出了较高的催化性能。

本文主要介绍磺酸化介孔二氧化硅的催化作用。

关键词:磺酸化,介孔二氧化硅,催化性能Abstract:Mesoporous silica was prepared by sol-gel method using CTAB as template, and a new type of solid acid catalyst was prepared by sulfonation. The surface polymer group and sulfonate group were successfully introduced into the surface of silica. The sulfonated mesoporous silica had a good pore ordered structure and showed high catalytic performance for esterification. This paper mainly introduces the catalysis of sulfonated mesoporous silica.Keywords: Sulfonation, mesoporous silica, catalytic performance 1.引言由于介孔二氧化硅孔径在2~50nm可调,高孔隙率、高比表面积并且具有良好的机械及热稳定性,在催化、吸附、分离等方面具有很多潜在的应用[1]。

在实际应用中须要对介孔二氧化硅的表面及孔道进行功能化处理,其中将强酸性基团(-SO3H)引入到介孔二氧化硅中作为固体酸材料,在一些反应中已取得了很好的催化活性,目前这类材料常用的制备方法主要有共缩合法[2-3]和后接枝法[4-5]。

如通过水热合成法一步合成了具有不同疏水基团-CH3、-(CH3)2和-(CH3)3的双功能介孔固体酸SBA-15-S03H催化剂,并用于乙醇和乙酸的酯化反应,显示了较高的转化率和选择性;而后接枝法常见以下几种过程:如将巯基硅烷接枝在预先合成的介孔二氧化硅表面,然后用双氧水氧化,从而得到负载有机磺酸的固体酸;先将纯硅MCM-41与苯甲醇反应使其表面接枝苄基,再通过苄基与氯磺酸反应将苯磺酸接枝到介孔分子筛上,制备了HSO3-苯基-MCM-41固体酸;利用后接枝法将含有磺酸基团的硅烷偶联剂引入MCM--41,得到酸性介孔有机-无机杂化材料,在苯甲醛与乙二醇的加成反应中显示了较好的催化活性。

采用后接枝法虽然具有方法灵活的优点,但所能嫁接上的磺酸基团的数量受到二氧化硅表面活性羟基数量的限制;同时,由于孔道大小的制约,不是所有的内表面羟基都能得以利用,从而导致有机酸性基团不能均匀地接到载体上。

另外,二氧化硅材料骨架的亲水性较强,在一些反应中容易吸附生成的水,从而造成反应活性中心的钝化,降低催化剂的活性和使用寿命.21世纪初以来,介孔二氧化硅纳米颗粒(MSN)被探索为受控药物输送系统[6],通过改变乙烯基单体的种类、用量实现在介孔二氧化硅道内的自由基聚合,制备功能化的有机-无机复合介孔材料,并应用于吸附分离及有机催化,得到了一些有意义的结果。

2.研究现状2.1磺酸化介孔二氧化硅的合成[7]将CTAB、乙醇、氨水、蒸馏水按一定比例混合,室温剧烈搅拌,往上述溶液中滴加正硅酸四乙酯(TEOS),待TEOS全部加完之后继续搅拌6h.然后离心,用去离子水洗涤3次,100℃真空干燥12h.最后将干燥的样品放人马弗炉中560℃焙烧6h,即得到介孔二氧化硅。

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