含锡钛的固体催化剂的合成(2)

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1 前言

锡是一种两性元素，四价锡是价廉易得的路易斯酸，其金属原子具有能与电子对配位的空轨道，因而具有酸催作用。同时四价锡酸性弱，制成固体形态几乎无腐蚀性，环境污染小，副反应少，可完成无机酸的催化工作。钛位于周期表第5副族，化学性质活泼，可以形成最高氧化值为+4的化合物，也可以形成+3，+2, 0，-1的化合物，在钛的化合物中，+4价的化合物比较稳定，应用较广。将锡与钛在特殊工艺下制成复合氧化物，可使催化性能提升，并获得额外的功能。源[自[751^`论`文]网·www.751com.cn/

1.1 课题研究背景及意义

乙酸正丁酯，英文名为Butyl Acetate，是具有水果香的无色透明、可燃性液体，其蒸汽较空气重，是乙酸与1-丁醇的酯化产物，常温下为无色透明液体，溶于乙醇、乙醚，微溶于水，有甜的果香，稀释后则有令人愉快的菠萝、香蕉似的香气。用于制造香料，其相对密度为0.8825，折光率为1.3907（19℃），沸点为126.1℃。

乙酸正丁酯作为溶剂可广泛应用于清漆、塑料、制革等行业，也是化工、制药、香料等行业的重要原料，随着我国经济的发展，乙酸丁酯在国内市场上供不应求。传统上乙酸正丁酯的合成都是用浓硫酸作催化剂，虽然其工艺已很成熟，但浓硫酸具有强氧化性和脱水性，容易引发一系列副反应，如氧化、磺化、脱水和异构化作用，使后期处理困难；存在设备腐蚀和污染严重、难以重复再生使用、需经过中和、水洗等过程，操作工序繁多以及三废排放量大等缺点，给人类的健康、工作和生存环境都带来了严重的负面影响。

随着催化理论的不断创新和新型催化剂的不断问世，催化剂的品种越来越丰富，催化剂渗透到生产、生活的各个领域，在国计民生中发挥着巨大的作用。首先，催化剂可以大大增加化学工业中原料物质的利用价值，加快化学反应速度，降低反应温度，进而降低生产成本，减少废弃物排放，极大推动了石油化工和化学工业的发展；其次，在治理环境污染，改善人们的生活空间和生存条件，增加废弃物的回收利用等方面，发挥着越来越重要的作用，特别是用于汽车尾气的净化和“三废”的治理；第三，生物体广泛地进行着氧化、还原、水解等化学反应，生物催化剂以其特有的催化功能普遍用于食品、医药、生物、轻工等行业以及农业，对于人们身体健康和生活质量的提高发挥着特殊作用。

近年来，国内外许多学者都在研究开发一类新型酯化反应催化剂——固体酸型催化剂[1~2]。其中包括分子筛、复合型固体超强酸催化剂和固体杂多酸型催化剂等。固体酸催化剂反应活性高、反应速度快、反应时间短、选择性好，不仅可以克服浓硫酸作催化剂腐蚀、污染等缺点，而且可以重复使用，制备工艺过程比较简单，易于工业化[3]。

1.2 国内外的研究进展

1.2.1 固体酸催化剂的概述

1.2.2 固体酸催化剂的分类

1.2.3 固体酸催化剂的制备

1.2.4 固体酸催化剂在酯合成中的应用

1.3 含锡、钛固体酸催化剂

SnO2/TiO2型复杂氧化物固体酸

复杂氧化物的酸碱性可以根据各自端羟基上氧原子的部分电荷区分出其为酸性或为碱性，因此，从一般意义上讲，氧化物酸的主要来源是表面羟基和暴露的金属离子。

目前，此类催化剂主要应用于光催化技术。光催化技术在环境治理领域已显示出广阔的应用前景[20]。TiO2化学性质稳定、难溶、无毒、成本低，是理想的光催化剂。催化剂的粒子形态(包括粒度、晶型和表面状态等)对催化活性有较大的影响。根据光催化剂的特点，人们制备了具有较高活性的超细锐钛矿型TiO2[21]，为适应光催化技术发展的需要，有必要进一步提高其催化活性。制备高活性光催化剂的关键问题是如何减少光生电子与空穴的复合几率[22-23]，故需要对TiO2进行改性。常用的改性方法包括表面贵金属沉积和金属离子掺杂等，二元复合半导体如CdS/AgI、TiO2/CdS、SnO2/TiO2等表现出较高的光催化活性[24] ，为开发光催化材料提供了新的途径。材料制备技术是实现复合光催化剂实用化的关键。目前，人们主要以混合溶胶法制备二元复合半导体，存在着原料成本高和反应时间长等不足，故很难工业化。