超声吸附制备均匀分散在SBA-15的S2O82--Fe2O3纳米粒子:增强S2O82--Fe2O3本体催化活性

酸催化剂在化学反应和化工生产中具有重要的作用.传统无机酸,如H2SO4,H3PO4和对甲苯磺酸等具有较高的催化活性,但是存在污染大、设备腐蚀严重以及催化剂不能重复使用等问题.固体酸具有酸性强、易分离、环境友好以及稳定性和重复使用性好等特点因而近年来越来越引起人们的关注.其中,SO42--MxOy固体超强酸(如SO42--ZrO2,SO42--TiO2和SO42--SnO2等)因具有很好的催化性能而备受关注.相比SO42--MxOy,S2O82--MxOy具有更强的酸性和稳定性而成为研究的重点.如何克服固体超强酸本体的低比表面积和孔容,增加其比表面积和催化活性是固体超强酸研究的热点.超声吸附法可保证所制介孔固体酸活性组分均匀分散,以及大的比表面积和更多的酸性位点.因此采用超声吸附法制备了一种新型介孔固体酸S2O82--Fe2O3/SBA-15.相比S2O82--Fe2O3本体、B酸和文献报道催化剂,负载30%Fe2O3的S2O82--Fe2O3/SBA-15在环氧苯乙烷甲醇醇解的探针反应中显示出很高的催化活性,反应收率为100%.S2O82--Fe2O3纳米粒子的纳米效应和SBA-15介孔结构的协同作用使S2O82--Fe2O3/SBA-15具有高催化活性.相比S2O82--Fe2O3本体,采用超声分散技术制备的S2O82--Fe2O3/SBA-15固体超强酸具有典型的介孔结构、大的比表面和孔容,并且表面富含酸性位点.并且吡啶红外分析S2O82--Fe2O3/SBA-15表面富含L酸和B酸.环氧苯乙烷甲醇醇解探针反应表明,Fe2O3负载量为30%时,S2O82--Fe2O3/SBA-15的催化活性最高,优于S2O82--Fe2O3本体和已报道的布朗酸和路易斯酸等催化剂,将醇底物拓展(ROHs,R = C2H5-C4H9),S2O82--Fe2O3/SBA-15的催化活性也优于S2O82--Fe2O3本体.同时,S2O82--Fe2O3/SBA-15具有很好的重复使用性能,连续使用七次,反应收率在84.1%以上.总之,具有高催化活性、好的稳定性和经济性的S2O82--Fe2O3/SBA-15具有广阔的应用前景.