一种固体酸催化剂及其制备方法与应用技术

本发明专利技术公开了一种固体酸催化剂及其制备方法与应用。所述固体酸催化剂包括Zr、N、O和S元素，所述固体酸催化剂的结构由立方相的纳米颗粒与无定型相的混合区域构成，所述固体酸催化剂具有介孔结构，所述固体酸催化剂表面具有双齿硫酸根物种、路易斯酸(L酸)酸性位点及布朗斯特酸(B酸)酸性位点。本发明专利技术制备的固体酸催化剂由于强酸性的路易斯酸与布朗斯特酸位点的存在，使得催化剂在温和条件下的活性显著提高，对聚甲氧基二乙醚合成具有很高的转化率与选择性；该催化剂用于制备聚甲氧基二乙醚时，不需要加压设备，在低温不加压的条件下，就能合成目标产物，同时该催化剂也可循环使用，过程能耗极低、固定投资大大减少、安全性也大大提高。

【技术实现步骤摘要】
一种固体酸催化剂及其制备方法与应用
本专利技术属于多相催化剂
，涉及一种固体酸催化剂及其制备方法与应用，尤其涉及一种固体酸催化剂及其制备方法，以及该催化剂在制备聚甲氧基二乙醚中的应用。
技术介绍
聚甲氧基二甲醚CH3O(CH2O)nCH3(3≤n≤8，也称为DMMn，PODEn)是一种环保的高十六烷值的柴油添加剂，由于它的物理化学性质与石化柴油很接近，把它与柴油一起掺混燃烧，可以有效地减少碳烟等污染物的排放。聚甲氧基二乙醚CH3CH2O(CH2O)nCH2CH3(2≤n≤8，也称为PODEEn)由于具有长的端基基团，相比聚甲氧基二甲醚、具有更高的发热量，更高的闪点，更低的密度和更低的凝固点，而且PODEEn生产过程中可以利用生物乙醇成为更绿色的燃料，例如每一分子PODEE2可以利用两分子的乙醇，从而有助于尽早实现碳中和(carbonneutrality)的目标。PODEEn可以在强均相酸催化剂(例如H2SO4，对甲苯磺酸)的存在下合成，虽然有一定活性，但具有腐蚀性，难以分离且对环境有害。酸性离子液体被用作PODEEn催化剂，腐蚀较本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种固体酸催化剂，其特征在于：所述固体酸催化剂包括Zr、N、O和S元素，所述固体酸催化剂的结构由立方相的纳米颗粒与无定型相的混合区域构成，所述固体酸催化剂具有介孔结构，所述固体酸催化剂表面具有双齿硫酸根物种、路易斯酸酸性位点及布朗斯特酸酸性位点；/n优选的，所述固体酸催化剂中Zr、N、O与S元素的摩尔比为1.83∶1.66∶3.85∶1；/n优选的，所述双齿硫酸根物种均匀分布于所述固体酸催化剂表面；/n优选的，所述固体酸催化剂所含孔洞的孔径为3～30nm，比表面积为80-100m

【技术特征摘要】
1.一种固体酸催化剂，其特征在于：所述固体酸催化剂包括Zr、N、O和S元素，所述固体酸催化剂的结构由立方相的纳米颗粒与无定型相的混合区域构成，所述固体酸催化剂具有介孔结构，所述固体酸催化剂表面具有双齿硫酸根物种、路易斯酸酸性位点及布朗斯特酸酸性位点；
优选的，所述固体酸催化剂中Zr、N、O与S元素的摩尔比为1.83∶1.66∶3.85∶1；
优选的，所述双齿硫酸根物种均匀分布于所述固体酸催化剂表面；
优选的，所述固体酸催化剂所含孔洞的孔径为3～30nm，比表面积为80-100m2/g。


2.一种固体酸催化剂的制备方法，其特征在于包括：
使包含锆源、2-甲基咪唑和溶剂的混合反应体系进行溶剂热反应，获得第一固形物；
以及，使所述第一固形物与硫酸反应，之后经煅烧处理，获得固体酸催化剂。


3.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于具体包括：将锆源、2-甲基咪唑和溶剂混合均匀，形成所述混合反应体系并于10～100℃搅拌混合2～24h；
以及，使所述混合反应体系于60～150℃进行溶剂热反应2～48h，获得凝胶前体，之后经离心、洗涤和干燥处理，获得所述第一固形物。


4.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于：所述锆源与2-甲基咪唑的质量比为0.2～2∶1；
和/或，所述锆源包括正丙醇锆和/或硝酸锆；
和/或，所述溶剂包括二甲基甲酰胺和/或甲醇；
和/或，所述溶剂与锆源的质量比为50～500∶1；
和/或，所述离心处理采用的转速为5000～10000rpm，离心时间为5～20min；
和/或，所述洗...

【专利技术属性】
技术研发人员：王国芹，李臻，朱刚利，夏春谷，
申请(专利权)人：中国科学院兰州化学物理研究所，
类型：发明
国别省市：甘肃;62