碳基固体酸的制备及其催化性能的研究(2)
酸催化剂在催化领域中日益受到广泛地应用，而传统的液体酸均相催化过程中存在着一系列的问题，例如会产生大量的废液而造成腐蚀的现象以及与反应产物难分离等诸多问题。因此，以固体酸催化剂代替液体酸催化剂是实现绿色生产的重要途径。
以环境友好的固体酸代替液体酸成为酸催化反应的必然趋势。目前已有不少固体酸催化剂被应用于工业生产中, 例如以各种沸石分子筛为主的催化裂解、二甲苯异构化和甲苯歧化等反应,然而在一些水参与的反应中, 如水解、酯化和 F-C 反应等, 固体酸能成功应用的例子却相对较少, 其主要的原因在于大部分固体酸在有水存在的环境中会逐渐失去催化活性。
离子交换树脂虽然具有和液体酸有着类似的酸性, 而且在水中也具有稳定性, 但此类材料价格相对昂贵, 热稳定性比较差。[2-3]
碳基固体酸之所以受到重视,[4]在于它不仅克服了传统液体酸的缺点，而且该类型碳基固体酸属于疏水型，从而就更有利于酸催化反应的进行。
碳基固体酸具有很高的酸密度和热稳定性，并且其表面具有良好的疏水性，其酸活性位不会被水溶解而流失，化学稳定性也比较好。此外，此类材料可以由价格低廉且可再生的生物质及其衍生物通过简单的方法制备，生产成本较低。碳基固体酸作为一类酸催化剂在酯化、缩合、水解等酸催化反应中表现出比固体超强酸、酸性树脂等常规固体酸更高的催化活性和稳定性。
这种新型催化剂是通过不完全碳化磺酸基芳烃而得到键联磺酸基的多聚芳烃结构，碳基固体酸的制备过程简单，具有很高的酸的密度以及稳定性，在绿色化工的过程中具有很大应用的潜力，因此已经在Beckmann重排、酯化、水解、烷基化等反应过程中得到广泛应用，是目前催化研究领域的热点之一。[5]
1.2 固体酸催化剂
1.2.1固体酸催化剂简介
一般来说，固体酸就是可以使碱性指示剂变色的固体，也可以理解为是可以化学吸附碱性分子的固体。严格的是根据Bronsted和Lewis的酸碱定义，固体酸是指能够给出质子或能够接受孤对电子的固体。
固体酸催化剂与其他传统的酸催化剂相比最明显的优势在于更易于从反应体系中分离出来，对设备的腐蚀程度小，可以在高温下使用，重复使用率也很高，可再生，绿色环保等等。完全符合当今社会兴起的低碳环保经济的潮流。因此，在催化的领域中，液体酸催化剂被固体酸催化剂取代势在必行。研究开发新型固体酸具有非常重要意义同时也已成为催化研究领域的热点之一。
固体酸催化剂分类：如表1.1所示，目前大致可将已开发出的固体酸分为9类。其中应用较多的有固体超强酸、分子筛、杂多酸以及强酸性阳离子交换树脂。
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