[发明专利]一种二氧化钛固载SO4

说明书

本发明公开了一种二氧化钛固载SO₄^2‑/ZrO₂催化剂及其制备和应用，属于多相催化技术领域，该二氧化钛固载SO₄^2‑/ZrO₂催化剂，通过在无水乙醇中加入四叔丁氧基钛，氮气保护下搅拌再加入SBA‑15分子筛，减压使乙醇完全挥发，样品研磨后煅烧冷却，用NaOH溶液反复洗涤，去离子水洗涤烘干后得到二氧化钛载体；在去离子水中，加入五水硝酸锆，使其充分溶解，再加入二氧化钛载体，搅拌将混合物烘干水分，预焙烧，预焙烧后样品置于H₂SO₄溶液中浸渍一定时间，抽滤煅烧，得介孔二氧化钛固载SO₄^2‑/ZrO₂催化剂，催化剂催化性能良好，且能回收再用，还能避免产生废酸，有利于环境保护。

技术领域

本发明涉及多相催化技术领域，具体涉及一种二氧化钛固载SO₄^2-/ZrO₂催化剂及其制备和应用方法，该催化剂为非均相催化剂，可应用于催化硝化反应。

背景技术

硝化反应是指向有机分子的碳原子上引入一个或几个硝基官能团的反应，通过硝化反应能方便地得到硝基化合物，特别是硝基芳香化合物。而硝基芳香化合物是非常重要的精细化工产品，在医药、农药、染料、日用品、石油化工等领域具有广泛的用途。

芳香化合物通过硝化反应得到硝基芳香化合物，常用的硝化剂为硝酸。通常是将硝酸溶于硫酸中进行硝化，硝酸-硫酸混酸体系硝化反应的特点是反应速度快、硝化产物收率高，这是工业上制备硝基芳香化合物的最主要方法。但是硝酸-硫酸混酸体系的缺点也是很明显的，一方面反应会产生大量的废酸、废水，严重污染环境，另一方面硝化产物的选择性还有待提高。因此，围绕着减少硝化反应所引起的环境污染和提高硝化产物的选择性，研究工作一直在进行着。

发明内容

针对现有技术中存在的问题，本发明的目的在于：

（1）提供一种二氧化钛固载SO₄^2-/ZrO₂催化剂；

（2）提供一种该非均相催化剂的制备方法；

（3）提供一种将上述方法制备的非均相催化剂用于催化硝化反应的方法。

为解决上述问题，本发明采用如下的技术方案。

本发明的第一目的，在于提供了一种二氧化钛固载SO₄^2-/ZrO₂催化剂的制备方法，包括以下步骤：

步骤（1）：在无水乙醇中，加入四叔丁氧基钛，氮气保护下搅拌，再加入SBA-15分子筛，25~50℃搅拌下减压至乙醇完全挥发，样品研磨后在500~650℃下煅烧；冷却到室温后，用NaOH溶液反复洗涤除去SBA-15模板，用去离子水洗涤，烘干后得到二氧化钛载体；

步骤（2）：在步骤（1）洗涤后的去离子水中，加入五水硝酸锆，使其充分溶解，再加入步骤（1）中所制得的二氧化钛载体，搅拌，将混合物放入热水浴中烘干水分，110~130℃下进行预焙烧；

步骤（3）：将步骤（2）中预焙烧后样品置于H₂SO₄溶液中浸渍，然后抽滤，于500~650℃下煅烧，即得介孔二氧化钛固载SO₄^2-/ZrO₂催化剂。

优选的，步骤（1）中，所述四叔丁氧基钛和SBA-15分子筛的质量比为1~3︰1。所述氮气保护下搅拌时间优选为15~30min。煅烧时间优选为3~6h。优选的，所述NaOH溶液浓度为1~3mol/L。洗涤次数优选为3~5次。每次洗涤时NaOH溶液的质量用量优选为SBA-15分子筛的6~10倍。