偏钨酸铵制备固体超强酸

超强酸是指酸强度比100%硫酸还要强的酸,其Hammett函数值H0<-11.9(100%硫酸的H0值为-11.9)。已知的超强酸可以分为液体超强酸和固体超强酸两大类,由于液体超强酸存在催化剂与产物分离困难、对水和热稳定性差、腐蚀设备、污染环境及再生困难等缺点,因而对固体超强酸的开发是当前研究的一大热点。
 
1998年,负载型氧化物固体超强酸的出现马上在催化剂领域引起一阵研究热潮,迄今所报道的该酸主要有三类,分别为WO3、MoO3和B2O3氧化物,其酸度见下表所示:
负载型氧化物固体超强酸的酸强度表
 
Arata等首先研究的负载型氧化物固体超强酸(WO3/ZrO2),虽然其强度低于SO42-/MxOy型固体超强酸(SO42-/ZrO2)的H0<-16.0(WO3/ZrO2的H0<-14.5),但其在溶液和还原性气氛中及对热的稳定性明显优于SO42-/ZrO2固体超强酸,并且对特定的反应如高碳烷烃的异构化等具有比SO42-/MxOy催化剂更高的选择性。
 
研究指明,偏钨酸铵(AMT)可以作为钨源用于制备负载型氧化物固体超强酸(WO3/ZrO2),其制备方法有共沉淀法和溶胶-凝胶法,这两种方法因为都是在制备过程中同时引入WO3,因而也被成为一步法,其流程分别为:
1. 共沉淀法:将ZrOCl2溶液倒入偏钨酸铵和氨水的混合溶液中进行共沉淀(最后的pH值调为9.0),然后过滤、洗涤、干燥、焙烧;
2. 溶胶-凝胶法:将正丙醇锆加入到含偏钨酸铵的乙醇和硝酸混合液中进行凝胶化,所得凝胶陈化2小时后用二氧化碳超临界干燥法除醇,然后在383K和523K下各真空干燥3小时,最后在高温下焙烧。
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