[发明专利]一种磁性全氟磺酸树脂/SiO2-Co0.5Fe2.5O4固体酸催化剂的制备方法

说明书

【技术领域】

本发明涉及一种磁性固体酸催化剂的制备方法，具体的说是一种以二氧化硅为载体，负载全氟磺酸树脂和磁性纳米材料Co_0.5Fe_2.5O₄，经酸化制备磁性固体酸催化剂的方法。

【背景技术】

进入21世纪，污染和环境问题日益受到人们的关注，绿色化学成为化学发展的趋势，化学反应在工艺设计、操作条件和催化剂方面都应该考虑绿色化学的要求。这就给催化剂的发展提出了挑战，同时也给催化本身带来了发展契机。近年来研究较多的固体酸催化剂在提高反应过程的选择性和原子经济性、优化反应过程设计、简化后处理过程以及非产品组分的回收利用上，都有传统催化剂不能替代的优点，显示出很好的工业应用前景。与传统的浓硫酸相比，固体酸催化剂具有催化活性高、无腐蚀性、产品易分离、简化工艺、减少三废排放、催化剂能重复使用等优点，受到人们的广泛关注。

纳米或超细的固体酸催化剂直接使用时，反应界面大、传质阻力小、催化活性高，但是存在催化剂回收和分离的困难。工业上采用添加胶黏剂将其制备成型，导致催化活性下降，影响催化效果。因此，提出将磁性材料引入固体酸催化剂，赋予固体酸催化剂一定的磁学性能，使其在保持较高的催化活性下，又具有一定的磁性，利用外加磁场解决催化剂回收和分离的难题。CN 1453067A公开了一种磁性固体超强酸的制备方法。由固体酸Zr(SO₄)₂包裹在磁性核Fe₃O₄的外部形成，粒子分布均匀，尺寸小，磁性较强，酸度高，制备方法简便，可直接利用外加磁场分离。CN 101543786公开了一种磁性固体酸催化剂，包括磁性氧化铝和负载其上的过渡金属，比表面积大，磁性能好，物化性质稳定，适合石油加工领域中的酸催化反应。CN 101898140A公开了一种磁性SO₄^2-/ZrO₂/Fe₃O₄/凹土固体酸催化剂的制备方法，以凹凸棒石粘上为原料，负载磁性材料和固体酸，合成方法简单，原料易得，生产成本低，所得催化剂催化活性高，具有磁性，易与产物的分离。CN 101549286公开了一种一体式ZrO₂基磁性纳米固体酸催化剂及其制备方法，比表面积为46～180m²/g，颗粒大小为10～28nm，比饱和磁化强度为6-18emu/g。该催化剂催化脂肪醇醚与醋酸的酯化反应活性大，回收率高。

全氟磺酸树脂是目前最强的树脂固体酸，它具有较高的热稳定性、化学惰性。通常呈致密无孔状态，比表面积很低。SiO₂具有高比表面积、可观的微孔和热稳定性，有较强的吸附性能，是优良的催化剂载体。以SiO₂为载体负载全氟磺酸树脂，制备全氟磺酸树脂/SiO₂固体酸催化剂(Science China Chemistry，2011-01，54(1)：257-162；应用化学，2004-10，21(10)，1073～1074)。通过化学沉淀法，磁性材料可负载在SiO₂上，制备纳米磁性复合体(CN101927147A，CN 101707106A，科学通报，2006-03，51(6))。目前尚未见将磁性材料、全氟磺酸树脂负载在SiO₂上制备磁性复合固体酸催化剂的报道。

【发明内容】

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种磁性全氟磺酸树脂/SiO₂-Co_0.5Fe_2.5O₄固体酸催化剂的制备方法；将磁性纳米材料Co_0.5Fe_2.5O₄、固体酸全氟磺酸树脂和SiO₂三者结合制备磁性固体酸催化剂，采用该方法制备的磁性全氟磺酸树脂/SiO₂-Co_0.5Fe_2.5O₄固体酸催化剂可代替硫酸催化剂酯化反应，具有催化活性高、腐蚀性小、易分离的特点。

本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：