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有序介孔固体磺酸的制备及其酸催化性能研究的中期报告

一、项目背景及研究意义

有序介孔固体材料是一类孔径大小在2~50nm之间的纳米材料。由于其具有大孔道、高比表面积、稳定结构等特点，因此被广泛应用于催化、吸附、分离等领域。其中，有序介孔固体酸催化剂是一类非常重要的材料，其广泛应用于转化木质素、合成烯烃、环合反应等化学过程中。

随着现代化学技术的不断进步，有序介孔固体材料的制备方法也在不断改进。磺酸化法是一种常用的制备有序介孔固体酸催化剂的方法。该方法通过将有机硅前驱体与磺酸化剂在一定条件下共同反应，形成磺酸基团修饰的有序介孔固体材料。在此基础上，又有许多改进方法出现，可制备出具有不同孔径、结构和酸性质的有序介孔固体磺酸化学催化剂。

本项目旨在研究有序介孔固体磺酸催化剂的制备方法及其酸催化性能，探讨其在催化转化木质素、环合反应等方面的应用。这将有助于开发新型高效的固体酸催化剂，并推动相关领域的研究和发展。

二、研究进展

1.材料制备及表征

本项目中采用的有序介孔固体硅化物为SBA-15，其模板剂为十二烷基三甲基溴化铵（CTAB）。制备方法为硅烷（TEOS）和CTAB在硝酸和氢氧化钠的共同作用下水热反应而成。然后，将SBA-15与3-氨基丙基三乙氧基硅烷（APTES）反应，将表面修饰为氨基基团。最后，在氧化亚氮（NOx）气氛中磺酸化处理，形成磺酸基团修饰的有序介孔固体磺酸。硅烷用量为1g，CTAB用量为0.05g，APTES用量为0.5mL，磺酸化剂用量为1.5mL。反应温度为120℃，反应时间为12小时。

对制备的有序介孔固体磺酸进行了表征。XRD结果显示SBA-15表现出与菱方Pm3n空间群相一致的有序周期结构；SEM结果表明样品表面涂层致密，无孔洞或凹凸；N2吸附/脱附测试结果表明材料有较高的比表面积（576m2/g）和较大的孔径（7.9nm）；FT-IR谱图显示具有磺酸基团的SBA-15表现出独特的吸附峰。

2.酸催化性能测试

本项目对有序介孔固体磺酸催化剂的酸催化性能进行了测试。通过分析苯乙烯在该催化剂上的马克诺夫反应来评估其酸性能力。在马克诺夫反应中，苯乙烯和异丁烯在本质上是异构化反应，需要有强酸基团催化，从而实现烯丙基化反应。结果表明，有序介孔固体磺酸催化剂表现出优异的酸催化性能，产率高达95%以上。

三、下一步工作计划

尚需进一步开展本项目的以下工作：

1.优化有序介孔固体磺酸催化剂的制备方法，改进孔结构和酸性质，提高催化效果；

2.进一步探究有序介孔固体磺酸催化剂的催化机理，为其在新型反应中的应用提供理论基础；

3.开展有序介孔固体磺酸催化剂在转化木质素、环合反应等领域中的应用研究。