[发明专利]一种含Br*nsted和Lewis酸的固体多级孔催化剂的制备方法

摘要

本发明涉及Pickering HIPEs乳液聚合制备和Lewis酸多级孔泡沫状催化剂的方法，属固体功能催化材料制备技术领域。制备的介孔SiO2粒子或实心SiO2粒子通过进一步反应，使其表面具有硫化ZrO2。以SZs作为稳定剂，将亲水性SZs粒子分散在蒸馏水中，然后加入对苯乙烯磺酸钠、丙烯酰胺、引发剂过硫酸钾作、交联剂N，N‑亚甲基双丙烯酰胺和表面活性剂Tween85，完全溶解作为水相，有机溶剂作为油相；水油相混合后，超声制备成稳定的水包油型乳液，热引发聚合后制备出了多级孔泡沫状聚合物。可应用于催化纤维素水解脱水生成5‑羟甲基糠醛。该产品具有的多级孔隙结构能多有效增加催化剂的比表面积，表面具有大量的超强酸，在催化纤维素水解脱水生成5‑羟甲基糠醛反应中性能优越。

主权项

1.一种含和Lewis酸的固体多级孔催化剂的制备方法，其特征在于：按照下述步骤进行：(1)制备亲水性介孔SiO2粒子：(2)制备亲水性实心SiO2粒子：(3)制备介孔SiO2@ZrO2和实心SiO2@ZrO2：首先，将步骤(1)制得的介孔SiO2或步骤(2)制得的实心SiO2分别溶解在乙醇中，并将混合好的乙醇溶液加入到羟甲基纤维素、乙醇和蒸馏水的混合溶液A中，室温下使两者混合均匀,得混合溶液B；然后，将正丙醇锆和乙醇的混合溶液C逐滴加入上述混合溶液B中，室温下搅拌反应后，离心得产物，并用乙醇洗去硅球表面未反应的物质，真空干燥即可得介孔SiO2@ZrO2或实心SiO2@ZrO2；(4)介孔SiO2@ZrO2和实心SiO2@ZrO2的磺化：将步骤(3)所得的介孔SiO2@ZrO2或实心SiO2@ZrO2分别溶解在浓硫酸溶液中，并连续搅拌反应后，离心，并用蒸馏水和乙醇的混合溶液洗去未反应的硫酸，真空干燥箱干燥，并在马弗炉中煅烧,得具有超强酸的介孔SZs或实心SZs；(5)多级孔泡沫状催化剂的合成：首先，将步骤(4)中所得产物介孔SZs或实心SZs、对苯乙烯磺酸钠和丙烯酰胺按比例加入到去离子水中作为水相；在水相中加入引发剂过硫酸钾,交联剂N，N‑亚甲基双丙烯酰胺MBA，表面活性剂Tween85，超声；然后，以液体石蜡作为油相，并在连续搅拌下逐滴加入到水相中，继续搅拌数分钟，将其制备成稳定的Pickering HIPEs乳液；最后，保持在一定温度下进行热引发聚合反应，获得的聚合物干燥，用丙酮洗去内相，真空干燥，得的多级孔泡沫状催化剂分别为：以实心SZs为稳定粒子的泡沫状催化剂HPFCs‑2和以介孔SZs为稳定粒子的多级孔泡沫状催化剂HPFCs‑3；(6)将步骤(5)所得的HPFCs‑2和HPFCs‑3分别按比例加入到1.0mol/L浓硫酸溶液中进行磺化反应，产物经大量去离子水洗涤，真空干燥,得到酸功能化的泡沫状催化剂。