一种固体超强酸的制备方法技术

本发明专利技术提供了一种固体超强酸的制备方法，包括：向硝酸铁溶液和硝酸铝的混合溶液中加入分散剂、稀土助剂和沉淀剂，反应，然后陈化，第一次干燥，研磨，得到混合粉末；将所述混合粉末加入促进剂中过量浸渍，抽滤干燥，得到前驱体粉末；向所述前驱体粉末中加入粘结剂，增强剂，润滑剂和去离子水，捏合得到膏状物；将所述膏状物挤出、切粒、第二次干燥，焙烧，得到固体超强酸。本发明专利技术制备的固体超强酸酸度强，活性稳定，在硬脂酸正丁酯合成中表现出较高活性，活性组分不容易脱落流失，与反应物容易分离，重复性能良好。此外，本发明专利技术催化剂具有绿色环保，能耗低，反应转化率高，产品质量稳定等特点。

Method for preparing solid super acid

The present invention provides a method for preparing a solid superacid including: added to the mixed solution of ferric nitrate and aluminum nitrate solution of dispersing agent, rare earth additives and precipitant, reaction, and aging, the first drying, grinding, mixing powder; the mixed powder adding excessive impregnation, accelerator in the filtration drying to obtain precursor powder; adding binder to the precursor powder reinforcing agent, lubricant and deionized water by kneading paste; the paste extrusion and granulating, second drying, roasting, solid super acid. The solid superacid prepared by the invention has strong acidity and stable activity, and has higher activity in synthesizing butyl stearate, and the active component is not easy to fall off and drain, and is easy to separate from the reactants and has good repeatability. In addition, the catalyst has the advantages of green environment protection, low energy consumption, high reaction conversion rate, stable product quality, etc..

【技术实现步骤摘要】
一种固体超强酸的制备方法
本专利技术涉及超强酸制备
，尤其涉及一种固体超强酸的制备方法。
技术介绍
硬脂酸正丁酯是化学纤维、塑料和橡胶的增塑剂，多种树脂成型加工的脱模剂和润滑剂，金属抽丝润滑剂，混凝土和织物的防水剂，鞋油光泽剂和化妆品的重要成分。硬脂酸正丁酯因无毒可用于食品包装材料、化妆品助剂和唇膏保湿剂。工业上硬脂酸正丁酯通过硬脂酸和正丁醇在硫酸作用下酯化，经高温减压脱醇、水洗、压滤而制得。但该方法以浓硫酸为催化剂存在腐蚀设备、后续处理困难、污染环境等问题，因此寻找一种清洁型催化剂具有重大意义。自1979年日本学者Hin.M.等人报道了用SO42-作促进剂合成SO42-/MxOy型超强酸催化剂后，人们主要集中于研究这类无卤素单组分固体超强酸催化剂的制备与应用，合成了各种含SO42-促进剂的各种催化剂，极大地丰富了催化反应与应用领域，主要有锆系(SO42-/ZrO2)、钛系(SO42-/TiO2)、铁系(SO42-/Fe2O3)，并用于多种催化反应体系。固体超强酸螯合双配位IR指纹区：1240～1230cm-1，1125～1090cm-1，1035～995cm-1和960～940cm-1，可分别归属为结构中的S＝O双键与S-O单键；桥式配位IR指纹区：1195～1160cm-1，1110～1105cm-1，1035～1030cm-1和990～960cm-1。除了各指纹区不同外，螯合双配位比桥式配位在最高频区可区别于硫酸盐。此外，金属氧化物与SO42-作用有多种形式，利用原位IR吡啶还可定性测定超强酸催化剂表面酸的种类，B酸位在1540cm-1、L酸在1450cm-1有特征吸收指纹。现有技术中，超强酸及其制备方法得到了广泛的报道，例如，中国专利CN104945248A公开了一种钛基固体超强酸对尼龙酸二异丁酯的酯化反应表现出了较高的酯化率。生成物经过过滤和蒸馏得到含量≥99.00％，酸值≤0.3mgKOH/g，水份≤0.10％，色泽(铂钴比色)10～20号的成品，经过滤得到的催化剂还能进行多次有效重复使用。中国专利CN102008968A报道了一种固体超强酸介孔材料及其制备方法，属于无机孔材料和催化剂制备领域，具体而言，是一种以碳纳米管为模板剂制得的具有双孔结构的SO42-/ZrO2-SiO2固体超强酸介孔材料，直接在超强酸介孔材料的制备过程中引入了孔径均匀的碳纳米管作为硬模板剂，与有机模板剂共同合成了具有双孔结构的锆硅超强酸介孔材料，在提高材料的比表面积、提高大分子扩散性能的同时，增加了超强酸的酸中心和酸位可及性，从而有望在大分子催化裂解、酯化、酰基化中得到广泛的应用。中国专利CN101229999A报道了一种利用固体超强酸作为催化剂制备油酸醇酯的方法，所用固体超强酸的制备过程中，将ZrO2载体加入到硫酸促进剂中进行超声波浸渍，浸渍20～40分钟后再过滤烘干，所述固体超强酸作为催化剂的用量为油酸质量的0.05％～0.5％。但是，现有技术中报道的超强酸作为催化剂的催化活性不稳定，不适用于催化制备硬脂酸正丁酯。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题在于提供一种固体超强酸的制备方法，在硬脂酸正丁酯合成中表现出较高活性，绿色环保。有鉴于此，本专利技术提供了一种固体超强酸的制备方法，包括以下步骤：提供硝酸铁溶液和硝酸铝的混合溶液；向所述混合溶液中加入分散剂、稀土助剂和沉淀剂，反应，然后陈化，第一次干燥，研磨，得到混合粉末；将所述混合粉末加入促进剂中过量浸渍，抽滤干燥，得到前驱体粉末；向所述前驱体粉末中加入粘结剂，增强剂，润滑剂和去离子水，捏合得到膏状物；将所述膏状物挤出、切粒、第二次干燥，焙烧，得到固体超强酸。优选的，所述混合溶液中铁铝摩尔比为1：0.25-4。优选的，所述分散剂为聚乙二醇。优选的，所述稀土助剂为镧源化合物和/或铈源化合物。优选的，所述沉淀剂选自碳酸氢钠、氢氧化钠、氢氧化钾、碳酸氢铵和氨水中的一种或几种。优选的，所述促进剂为氯酸、硝酸、硫酸或过硫酸铵。优选的，所述粘结剂选自拟薄水铝石、田菁粉、氧化铝和氧化硅中的一种或几种。优选的，所述增强剂为玻璃纤维。优选的，所述第二次干燥的温度为60-120℃。优选的，所述焙烧的温度为200-700℃，焙烧的时间为3-5小时。本专利技术提供了一种固体超强酸的制备方法，包括以下步骤：提供硝酸铁溶液和硝酸铝的混合溶液；向所述混合溶液中加入分散剂、稀土助剂和沉淀剂，反应，然后陈化，第一次干燥，研磨，得到混合粉末；将所述混合粉末加入促进剂中过量浸渍，抽滤干燥，得到前驱体粉末；向所述前驱体粉末中加入粘结剂，增强剂，润滑剂和去离子水，捏合得到膏状物；将所述膏状物挤出、切粒、第二次干燥，焙烧，得到固体超强酸。以硬脂酸和正丁醇为原料，在本专利技术制备的固体超强酸的催化作用下经酯化反应可得到硬脂酸正丁酯。本专利技术制备的固体超强酸酸度强，活性稳定，在硬脂酸正丁酯合成中表现出较高活性，活性组分不容易脱落流失，与反应物容易分离，重复性能良好。此外，本专利技术催化剂具有绿色环保，能耗低，反应转化率高，产品质量稳定等特点。附图说明图1为硬脂酸丁酯的合成反应装置；图2为本专利技术实施例4制备的固体超强酸的红外谱图。具体实施方式为了进一步理解本专利技术，下面结合实施例对本专利技术优选实施方案进行描述，但是应当理解，这些描述只是为进一步说明本专利技术的特征和优点，而不是对本专利技术权利要求的限制。本专利技术实施例公开了一种固体超强酸的制备方法，包括：提供硝酸铁溶液和硝酸铝的混合溶液；向所述混合溶液中加入分散剂、稀土助剂和沉淀剂，反应，然后陈化，第一次干燥，研磨，得到混合粉末；将所述混合粉末加入促进剂中过量浸渍，抽滤干燥，得到前驱体粉末；向所述前驱体粉末中加入粘结剂，增强剂，润滑剂和去离子水，捏合得到膏状物；将所述膏状物挤出、切粒、第二次干燥，焙烧，得到固体超强酸。作为优选方案，所述硝酸铁和硝酸铝的混合溶液优选按照如下方法制备：将硝酸铁溶液和硝酸铝溶液混合，得到硝酸铁和硝酸铝的混合溶液。所述混合溶液中铁铝摩尔比优选为1：0.25-4，更优选为1：0.5。本专利技术采用的分散剂优选为非离子表面活性剂，优选为聚乙二醇，更优选为聚乙二醇200-10000，最优选为聚乙二醇2000。所述分散剂的添加量优选为0.5-2wt％，更优选为0.5％。所述稀土助剂优选为镧源化合物或铈源化合物，更优选为硝酸镧或硝酸铈。稀土助剂的添加量优选为0.1-2wt％，更优选0.5wt％。所述沉淀剂选自碳酸氢钠、氢氧化钠、氢氧化钾、碳酸氢铵和氨水中的一种或几种，所述沉淀剂优选以水溶液的形式加入。其中，所述氨水的碱液浓度优选为0.5-20％，更优选14％。本专利技术采用的陈化温度优选为0℃。本专利技术采用的促进剂优选为氯酸、硝酸、硫酸、过硫酸铵中的一种，更优选为过硫酸铵，促进剂的摩尔浓度优选为0.25mol/L-1mol/L，更优选为0.5mol/L。铁/铝体系在H2SO4进行浸渍时，当硫酸浓度高于0.25mol/L时，样品会被溶解成为硫酸盐，所以当用H2SO4浸渍催化剂时，浓度不能高于0.25mol/L，本专利技术优选采用(NH4)2S2O8为促进剂，因为S2O82-是强的氧化剂，同摩尔浓度的浸渍液中，过硫酸铵能提供更多的硫原子和总酸量，这时得到的催化剂酸性更强，环境更友好本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种固体超强酸的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：提供硝酸铁溶液和硝酸铝的混合溶液；向所述混合溶液中加入分散剂、稀土助剂和沉淀剂，反应，然后陈化，第一次干燥，研磨，得到混合粉末；将所述混合粉末加入促进剂中过量浸渍，抽滤干燥，得到前驱体粉末；向所述前驱体粉末中加入粘结剂，增强剂，润滑剂和去离子水，捏合得到膏状物；将所述膏状物挤出、切粒、第二次干燥，焙烧，得到固体超强酸。

【技术特征摘要】
1.一种固体超强酸的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：提供硝酸铁溶液和硝酸铝的混合溶液；向所述混合溶液中加入分散剂、稀土助剂和沉淀剂，反应，然后陈化，第一次干燥，研磨，得到混合粉末；将所述混合粉末加入促进剂中过量浸渍，抽滤干燥，得到前驱体粉末；向所述前驱体粉末中加入粘结剂，增强剂，润滑剂和去离子水，捏合得到膏状物；将所述膏状物挤出、切粒、第二次干燥，焙烧，得到固体超强酸。2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述混合溶液中铁铝摩尔比为1：0.25-4。3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述分散剂为聚乙二醇。4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述稀土助剂为镧源...

【专利技术属性】
技术研发人员：霍迪，章晓眉，
申请(专利权)人：浙江科技学院，
类型：发明
国别省市：浙江,33