[发明专利]一种高活性的硫酸促进型固体超强复合酸及其制备方法

说明书

本发明公开了一种高活性的硫酸促进型固体超强复合酸及其制备方法，其由硫酸促进型固体超强酸(SO₄^2‑/M_xO_y)和助剂酸两部分组成。所述硫酸促进型固体超强酸中硫酸根的质量百分含量为0.1％～10％；所述助剂酸，包括氢氟酸、盐酸、氢溴酸、氢碘酸、氯酸、高氯酸、次氯酸、硝酸中至少一种，助剂酸与硫酸根的摩尔比为0.01～10。本发明提供一种将助剂酸复合到硫酸促进型固体超强酸上的方法，使得同等条件下硫酸促进型固体超强复合酸较硫酸促进型固体超强酸、HZSM‑5固体酸、Amberlyst‑15固体酸以及液体硫酸而言，在烷基化反应和异构化反应中催化性能提高显著。本发明的新型高活性固体超强复合酸制备方法简单，对高效酸催化具有重要意义。

技术领域

本发明涉及材料制备技术领域，具体涉及一种新型高活性硫酸促进型固体超强酸及其制备方法。

背景技术

酸催化已在众多应用领域中发挥出重要作用，如通过裂解、重整、异构化以及烯烃水合、芳烃烷基化、酰基化、异构化、醇酸酯化等反应可以制造出各种重要化学品。目前工业上是以硫酸、氢氟酸为代表的液体无机酸以及三氯化铝为代表的金属卤化物固体酸催化剂，然而这些传统酸催化剂都存在难分离、易腐蚀、污染大、反应效率较低、无法重复利用等缺点。以硫酸为例，每年作为“不可回收的催化剂”的消耗量便超过1500万吨，造成资源、能源浪费的同时并产生大量废品。随着我国经济战略转向高质量发展，亟需研制高效固体酸代替传统液体酸用于上述反应。

在当前众多的固体酸材料中，硫酸促进型固体超强酸(SO₄^2-/M_xO_y)由于其组成简单、产品易得等优点引起了各界广泛关注。SO₄^2-与其载体间存在电子诱导效应，硫酸促进型固体超强酸的酸强度可达到100％浓硫酸1万倍以上；与表面羟基作用后，硫酸促进型固体超强酸上的L酸可以转变成B酸，在大多数反应体系中可以表现出优异的催化性能。

然而，烷基化、异构化等反应效率受酸类型以及酸强度影响明显，常规的硫酸促进型固体超强酸已较难满足新形势下的生产要求，如若采用SbF₅、FSO₃H-ASF₅、FSO₃H-SbF₅(1∶1)、HF-SbF₅(1∶1)、FSO₃H-TaF₅(5∶1)等酸性更强的特种酸，可以获得理想的反应效果，但这将导致生产成本的大幅提升。针对当前存在的问题，本项目报道一种基于硫酸促进型固体酸的新型固体超强复合酸，该材料比常规的硫酸促进型固体超强酸(SO₄^2-/M_xO_y)拥有更高的酸强度和更多的B酸量，可在烷基化、异构化等多个反应体系中表现出高活性，并显著优于同等条件下的液体硫酸。本发明的另一个目的是介绍该类固体超强复合酸的制备方法，该方法操作简便、适于工业化生产。

发明内容

发明目的：

本发明的目的是为了解决上述问题报道一种全新的硫酸促进型固体超强复合酸，该材料比常规的硫酸促进型固体超强酸(SO₄^2-/M_xO_y)拥有更高的酸强度和更多的B酸量，可在烷基化、异构化等多个反应体系中表现出高活性，并显著优于同等条件下的液体硫酸。

技术方案：

本发明的又一个目的是提供该硫酸促进型固体超强复合酸的制备方法，该方法操作简便、适于工业化生产。

本发明的目的是可以通过以下措施达到：