偏鎢酸銨製備固體超強酸

超強酸是指酸強度比100%硫酸還要強的酸,其Hammett函數值H0<-11.9(100%硫酸的H0值為-11.9)。已知的超強酸可以分為液體超強酸和固體超強酸兩大類,由於液體超強酸存在催化劑與產物分離困難、對水和熱穩定性差、腐蝕設備、污染環境及再生困難等缺點,因而對固體超強酸的開發是當前研究的一大熱點。
 
1998年,負載型氧化物固體超強酸的出現馬上在催化劑領域引起一陣研究熱潮,迄今所報導的該酸主要有三類,分別為WO3、MoO3和B2O3氧化物,其酸度見下表所示:
負載型氧化物固體超強酸的酸強度表
 
Arata等首先研究的負載型氧化物固體超強酸(WO3/ZrO2),雖然其強度低於SO42-/MxOy型固體超強酸(SO42-/ZrO2)的H0<-16.0(WO3/ZrO2的H0<-14.5),但其在溶液和還原性氣氛中及對熱的穩定性明顯優於SO42-/ZrO2固體超強酸,並且對特定的反應如高碳烷烴的異構化等具有比SO42-/MxOy催化劑更高的選擇性。
 
研究指明,偏鎢酸銨(AMT)可以作為鎢源用於製備負載型氧化物固體超強酸(WO3/ZrO2),其製備方法有共沉澱法和溶膠-凝膠法,這兩種方法因為都是在製備過程中同時引入WO3,因而也被成為一步法,其流程分別為:
1. 共沉澱法:將ZrOCl2溶液倒入偏鎢酸銨和氨水的混合溶液中進行共沉澱(最後的pH值調為9.0),然後過濾、洗滌、乾燥、焙燒;
2. 溶膠-凝膠法:將正丙醇鋯加入到含偏鎢酸銨的乙醇和硝酸混合液中進行凝膠化,所得凝膠陳化2小時後用二氧化碳超臨界乾燥法除醇,然後在383K和523K下各真空乾燥3小時,最後在高溫下焙燒。
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