[发明专利]一种固体超强酸催化剂及其制备方法和应用

权利要求书

1.一种固体超强酸催化剂，包括：载体和负载在所述载体上的ZrO₂和SO₄^2-；其中，所述催化剂中，B酸总酸量为700μmol/g以上，优选为700μmol/g～850μmol/g，更优选为700μmol/g～800μmol/g。

2.根据权利要求1所述的催化剂，其特征在于，所述催化剂中，强B酸酸量为500μmol/g以上，优选为500μmol/g～650μmol/g，更优选为500μmol/g～600μmol/g；和/或所述所述催化剂中，B酸总酸量与L酸总酸量的比值为1.5～3.0，优选为1.8～2.8；和/或所述催化剂的酸强度为-20～-12；和/或所述催化剂的相对结晶度为90％～110％；和/或所述催化剂的骨架硅铝比为8～20；和/或所述催化剂的孔容为0.56cm³/g～0.70cm³/g；和/或所述催化剂的孔径为3.0nm～10.0nm。

3.一种权利要求1或2所述的固体超强酸催化剂的制备方法，包括下述步骤：

S1.将沉淀剂加入到含有载体前驱体和Zr²⁺的体系中，得到负载有Zr(OH)₄的第一中间相；

S2.对所述第一中间相进行铵离子交换处理，得到NH₄改性的第二中间相；

S3.对所述第二中间相进行水热处理，得到负载有ZrO₂的第三中间相；

S4.使所述第三中间相与含SO₄^2-的溶液接触，得到负载有SO₄^2-的第四中间相；

S5.对所述第四中间相进行焙烧处理，制得所述固体超强酸催化剂。

4.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，步骤S1中，所述载体前驱体通过包括下述步骤的方法制得：

a)将Y型分子筛和含铝化合物以(1～5):1的重量比混合，得到混合物料；

b)将所述混合物料与稀硝酸以(0.5～2):1的重量比混合，得到混合浆料；

c)对所述混合浆料进行成型处理，得到具有一定几何形状的固状物复合体；

d)在500℃～650℃的温度下焙烧所述固状物复合体，得到所述载体前驱体；

优选地，所述Y型分子筛选自NaY分子筛、NH₄Y分子筛、USY型分子筛和HY型分子筛中的一种或多种，更优选地，所述Y型分子筛的骨架硅铝比为5～15；和/或

所述含铝化合物为拟薄水铝石和/或氧化铝。

5.根据权利要求3或4所述的制备方法，其特征在于，步骤S1中，所述的含有载体前驱体和Zr²⁺的体系通过包括下述步骤的方法制得：

1)将含Zr²⁺化合物溶于水，得到含Zr²⁺的溶液；

2)使所述载体前驱体与所述含Zr²⁺的溶液混合，制得所述含有载体前驱体和Zr²⁺的体系；

优选地，所述含Zr²⁺化合物选自硫酸锆、硝酸锆、氯化锆和醋酸锆中的一种或多种；更优选地，所述含Zr²⁺的溶液中，Zr²⁺的浓度为0.1mol/L～5mol/L，优选为0.2mol/L～2.5mol/L，更优选为0.5mol/L～2.5mol/L；

进一步优选地，步骤2)中，所述混合的条件包括：所述混合在20℃～95℃的水浴条件下进行；和/或所述混合的时间为0.1h～24h，优选为0.5h～5h。

6.根据权利要求3-5中任一项所述的制备方法，其特征在于，步骤S2中，所述铵离子交换处理的方式包括：将所述第一中间相、铵盐和水按照1:(0.5～2):(5～20)的质量比混合后，在pH值为2.0～6.0、温度为20℃～95℃的条件下搅拌0.5h～5h，优选地，所述铵盐选自硫酸铵、氯化铵、硝酸铵、醋酸铵、草酸铵和磷酸铵中的一种或多种。