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固体酸具有催化活性高、可回收循环利用、经济且对设备不造成腐蚀等优点,在化工生产、制药工程等领域有着广泛的应用。但是,在有水参与或者生成的反应体系中,有些固体酸催化剂容易溶脱而导致活性组分的流失。 本文通过新的制备工艺合成得到复合固体酸催化剂ZS-AC-SO3H,利用FT-IR、XRD、TG、XPS和BET等分析手段对催化剂的结构进行表征。表征结果表明,催化剂表面不仅成功引入了磺酸基团,而且还负载上了硫酸锆;硫酸锆以非晶态的形式高度分散在活性炭载体表面。考察了磺化温度、磺化时间、硫酸锆负载量以及焙烧温度等制备条件对其催化性能的影响;同时考察了催化剂应用于合成乙酸乙酯的酯化反应中的选择性和重复使用情况,并对合成乙酸乙酯的工艺进行了优化。研究结果表明,复合固体酸催化剂不仅表现很高的催化活性,同时其催化选择性也很好,但是重复使用4次以后,催化剂的催化活性会有一定程度降低,这可能是由于活性组分从载体上溶脱而导致流失的缘故。 为了解决催化剂活性组分在水存在下容易流失的难题,本文利用硅烷有机试剂对催化剂的表面进行疏水改性,获得了疏水性固体酸催化剂(ZS-AC-Cn)。利用FT-IR、XRD、EDS、TG和表面润湿性能测试等分析方法对催化剂表面结构和形态等性质进行表征。同时还考察研究了硅烷溶液的种类、硅烷溶液浓度、焙烧温度等制备条件对其催化活性的影响。最后将制备得到的催化剂应用于乙醇和醋酸的酯化反应中,并优化了反应的工艺条件。结果表明,经过疏水改性后的催化剂具有很好的热稳定性和很高的催化活性,其优异的疏水性能使其具有良好的重复使用性能。在优化条件下,乙醇的转化率最高可达到98%,酯的收率可以达到97%以上。