水稻秸稈碳基固體酸催化劑的制備及其結構與性能

韋昭洲，張 皓，陳旭松，吳 耀，熊德元,2

（1. 廣西大學化學化工學院，廣西 南寧 530004；2. 廣西石化資源加工及過程強化技術重點實驗室，廣西 南寧 530004)

目前以液體酸為催化劑制備工業(yè)產(chǎn)品，仍然廣泛應用在許多生產(chǎn)過程中，如濃硫酸催化α-蒎烯生產(chǎn)α-松油醇等，但此類催化劑存在產(chǎn)物與催化劑難分離、會強烈腐蝕反應設備、導致環(huán)境污染等問題。采用固體酸催化劑是解決上述問題的有效途徑之一。常用的固體酸有沸石分子篩、雜多酸、金屬氧化物固體酸、離子交換樹脂等[1]。Yang G等人[2]使用商業(yè)化離子交換樹脂Amberlyst-15作為α-蒎烯水合反應的催化劑，α-蒎烯的轉(zhuǎn)化率為93.1%，α-松油醇的產(chǎn)率為39.2%。覃瀟雅[3]采用綠色無溶劑的球磨技術制備了雜多酸類釩基催化劑，用于催化碳水化合物轉(zhuǎn)化成甲酸，最佳工藝下甲酸產(chǎn)率為45%，4次循環(huán)后仍能保持活性。黎學文[4]采用水熱法制備了酸性較強的層狀α-磷酸鋯固體酸催化劑，用于甘油丙酮的縮醛反應，最佳工藝條件下丙酮縮甘油產(chǎn)率達到84.5%。與貴金屬、過渡金屬和沸石等催化劑不同的生物質(zhì)碳基固體酸，因具備紋理結構較好、催化活性高、可持續(xù)性及價格低廉等優(yōu)點，受到廣大研究者的青睞。這種生物質(zhì)碳基通常以農(nóng)產(chǎn)品廢棄物、植物脫落物、糖類及淀粉等物質(zhì)為原料，利用生物質(zhì)的不完全碳化導致碳具備三維sp3結構中由一系列多環(huán)芳烴碳層所組成的一種穩(wěn)定的碳材料的形成，通過磺化步驟，使得碳材料成為具備-SO3H活性中心的固體酸。Chen G[5]和Hara M[6]采用碳化-磺化兩步法制備了生物質(zhì)碳基固體酸催化劑，并將其用于生物柴油的合成，指出碳基催化劑的-SO3H密度與其孔隙率及“軟”碳結構有關。……