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酸催化是化学工业中广泛应用的反应过程之一。在酸催化领域中,大多数有机反应都有水产生,副产物水的生成会导致如催化剂失活、原料转化率低等不利因素。而将疏水基团和有机酸基团同时植入到介孔材料表面上,将介孔材料的比表面积大、孔径分布均一可调等性能与有机基团的特性结合起来,则可以很好地解决这一问题。
本文将疏水基团和有机酸基团通过一步法植入到介孔材料中,合成了双功能介孔有机酸催化剂,采用各种表征手段对合成的有机固体酸进行了研究,并在乙酸和乙醇的酯化反应中考察所合成材料的催化性能。具体实验结果如下:
1.利用正硅酸乙酯(TEOS)为主要硅源,3-巯丙基三甲氧基硅烷(MPTMS)、甲基三乙氧基硅烷(MTES)等为有机硅源,一步法合成了不同疏水基团改性的SBA-15-SO3H有机固体酸。表征结果表明,疏水基团和丙磺酸基团均已成功地嫁接到了介孔材料的表面上;疏水前驱体的加入使得丙磺酸基团的有效植入量明显降低。所合成的双功能介孔材料在合成乙酸乙酯反应中的催化活性均比SBA-15-SO3H的催化活性好,且材料的催化活性随着疏水前驱体中甲基数目的增多而增强,其中有机固体酸SBA-15-SO3H-(CH3)3的催化效果最好。然后通过调变3-巯丙基三甲氧基硅烷(MPTMS)和乙氧基三甲基硅烷(ETMS)的量,合成了一系列材料SBA-15-SO3H-(CH3)3,结果表明,在MPTMS加入量相同的前提下,ETMS的加入量越多,乙酸和乙醇酯化反应中乙醇转化率提高的越多。
2.通过一步法合成了以PMHS为导向剂的巯丙基改性的介孔材料,进一步氧化、酸化将其转变为疏水介孔有机酸催化剂。表征结果证明了丙磺酸基团已成功地植入到了孔道表面,且合成的材料仍然保持着介孔孔道的有序性,将其作催化剂用于合成乙酸乙酯反应中也起到了较好的效果。