松脂是我国林产化学工业的支柱产业，其深加工产品广泛应用于国命经济的各个行业。松脂深加工中涉及到聚合、歧化、酯化、水合、异构化等反应，一般采用液体酸作催化剂，如硫酸、磷酸等。使用液体酸催化剂存在着酸用量大、腐蚀设备、废酸无法回收、污染环境、产品后处理费用高等缺点。SO42-/MxOy型固体超强酸催化剂具有酸性强、不腐蚀设备、不污染环境及可以重复使用等优点，成为当前催化领域研究的热点之一。但在使用过程中还存着成本高、稳定性差等问题，目前仍未实现工业应用。杭锦2＃土是位于内蒙古杭锦旗境内的一种天然的粘土矿物。该粘土储量丰富、易于开采、价格低廉，具有独特的晶体结构，在很多领域具有广泛的用途。目前对杭锦2＃土的研究主要集中在对有机、无机污染物的吸附以及有色物质的脱色方面，用于制备催化剂方面较少。以杭锦2＃土为原料制备固体酸催化剂，将用于松节油异构化、水合及酯化反应的研究至今未见报道。
本文利用储量丰富、价格低廉的杭锦2＃土为原料，以硫酸处理杭锦2＃土后制得的活性白土为载体，采用不同的制备方法制得固体酸催化剂SO42-/MxOy-活性白土，将其用于松节油异构化、水合及酯化反应中，以期在松脂深加工的应用上取得突破性进展，为工业化应用奠定基础。该工作系统考察了催化剂的制备条件和反应条件对催化剂活性的影响；采用红外光谱、热重-差热、X-射线衍射、扫描电镜、X射线光电子能谱、比表面分析等对催化剂进行了表征，探讨了影响催化活性的原因，并对催化剂稳定性进行了初步研究。得到的结论如下：⑴固体酸催化剂SO42-/SnO2-活性白土的最佳制备条件为：SnCl4溶液的浓度为0.3mol/L，浸渍硫酸浓度为2.5mol/L，焙烧温度为350℃。⑵固体酸催化剂SO42-/Fe-Al-活性白土的最佳制备条件为：铝铁摩尔比n(Fe3+):n(Al3+)为15:1、n(OH-)/n(Fe3++Al3+)摩尔比为1.6∶1、n(Fe3++Al3+)/m(活性白土)为10∶1及交联土老化时间为48h。⑶固体酸催化剂SO42-/Co-Al-活性白土的最佳制备条件为：硫酸溶液浓度为2.5mol/L、焙烧温度为400℃。合成乙酸松油酯的最佳反应条件为醇酐摩尔比为1.0∶2.5，反应温度50℃，反应时间4h，催化剂用量3％。该条件下，松油醇的转化率99.8％，乙酸松油酯的选择性80.5％。⑷固体酸催化剂SO42-/SnO2-活性白土的最佳制备条件为：SnCl4溶液的浓度为0.5mol/L，浸渍硫酸浓度为1.5mol/L，350℃温度下焙烧3h。合成莰烯的最佳反应条件为：反应温度150℃，反应时间3h，催化剂用量(α-蒎烯的质量计)3％。该条件下，α-蒎烯转化率达到100％，产物中莰烯的选择性达47.5％。⑸固体酸SO42-/SnO2-CeO2-活性白土催化合成松油醇的最佳反应条件为：n(a-蒎烯)∶n（一氯乙酸）∶n(H2O)=1∶2∶2、反应时间6h、反应温度60℃、催化剂用量3％(占a-蒎烯质量的百分比）。该条件下，a-蒎烯的转化率为100％，松油醇的选择性达到62.6％，重复使用5次后，a-蒎烯的转化率仍达到99％，松油醇的选择性为59.8％，催化剂稳定性良好。

    doi：
    10.7666/d.y1892220
    关键词：
    催化剂制备 活性白土 松脂化反应 焙烧工艺
    作者：
    白丽梅
    学位授予单位：
    内蒙古师范大学
    授予学位：
    硕士
    学科专业：
    化学;物理化学
    导师姓名：
    郝向英
    学位年度：
    2011
    语种：
    中文
    分类号：
    TQ426.6 O643.361
    在线出版日期：
    2011年08月24日