專利名稱：一種由苯甲醇制備炭基固體磺酸的方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種由苯甲醇制備炭基固體磺酸的方法，屬于制備固體酸的技術領域。
背景技術：
2004 年，Hara 等人(Angrew.Chem.，Int.Ed.，2004，43 (22):2955-2958)利用硫酸在200°C -300°C對萘進行部分磺化和碳化，合成了含有磺酸基團的炭基固體磺酸，提出了炭基固體磺酸的概念。2005年Toda等(Nature，2005 (438):178)介紹了利用葡萄糖和蔗糖在低溫下先進行不完全碳化，然后通過硫酸磺化引進磺酸基團，得到了基于生物質材料的炭基固體磺酸，它的催化活性等同于硫酸，Toda等還將其應用于生物柴油的合成，從而引起了化學工作者對炭基固體磺酸催化劑的研究興趣。之后，許多基于上述制備思路，選用不同原料的制備方法相繼報道，其制備原料分別有葡萄糖、鹿糖、淀粉、梓檬酸、小米、木粉、稻草、椰殼和糠醛等。另一方面，苯甲醇是一種含碳量較高的有機物，其結構中含有苯環(huán)，可以在濃硫酸存在下進行磺化反應。我們發(fā)現(xiàn)在濃硫酸存在下，苯甲醇不僅能進行磺化，而且在適當?shù)臏囟认逻€容易進行部分碳化，得到一種以炭為基體的、含有磺酸基團的、既耐水又耐有機溶劑的新型酸性材料，它可以被應用到許多化學化工需要酸催化的反應中。由苯甲醇制備炭基固體酸性材料的研究還未見報道。

發(fā)明內容
本發(fā)明所述的技術問題是，提供一種由苯甲醇制備炭基固體磺酸的方法。本發(fā)明提供的方法為:將苯甲醇與濃硫酸混合，加熱攪拌，進行部分碳化，對得到的固體物，過濾水洗醇洗，即可得到炭基固體磺酸。該制備方法具有操作簡單、得到的炭基固體磺酸酸密度高和便于工業(yè)化實施等特點，為苯甲醇的開發(fā)利用提供了一種新方法和新途徑。本發(fā)明解決所述制備炭基固體磺酸技術問題的技術方案是，設計一種由苯甲醇制備炭基固體磺酸的方法，該制備方法適用于本發(fā)明所述的炭基固體磺酸，具體工藝為:將苯甲醇與濃硫酸按摩爾比為1:1 1: 6混合，加熱攪拌，保持溫度160-240°c，反應0.3 2小時后，部分碳化，過濾水洗醇洗，即可得到炭基固體磺酸。與現(xiàn)有技術的炭基固體磺酸制備方法相比，本發(fā)明提供的是一種新型的制備方法。使用的原料為苯甲醇，使用濃硫酸起到促使苯甲醇脫水、烷基化、聚合、磺化和部分碳化反應的作用。制備工藝簡單，反應時間短，得到的炭基固體磺酸酸密度高，適宜大規(guī)模的開發(fā)和生產。
具體實施例方式下面結合實施例進一步敘述本發(fā)明。具體實施例不限制本發(fā)明的權利要求。本發(fā)明所述炭基固體磺酸制備方法技術方案是，采用苯甲醇與濃硫酸制備炭基固體磺酸，該制備方法適用于本發(fā)明所述的炭基固體磺酸，具體工藝為:將苯甲醇滴加在濃硫酸中，以苯甲醇為基準物，使用苯甲醇摩爾數(shù)I 3倍質量的濃硫酸，加熱攪拌，保持溫度180 220°C，分離生成的水，反應40分鐘到I小時后，過濾水洗醇洗，即可得到炭基固體磺酸。本發(fā)明所述的得到的炭基固體磺酸酸密度高，最高酸值可達1.5mmol/g左右。在申請人檢索的范圍內，未見有使用該方法制備炭基固體磺酸的文獻報道。又由于本發(fā)明所述的炭基固體磺酸采用市場上易于得到的苯甲醇為合成原料，具有易于工業(yè)化和實際應用的優(yōu)勢。同時為苯甲醇的開發(fā)和利用提供了一種新的途徑。本發(fā)明未述及之處適用于現(xiàn)有技術。實施例1:把10.8g苯甲醇在攪拌下滴加IOml 98%硫酸。反應自動升溫，之后升溫至180°C，加熱部分碳化I小時，固體物加水煮至沸騰，抽濾，熱水洗滌至濾液為中性，然后用少量乙醇洗滌濾餅至少三次，干燥脫水，即可得到炭基固體磺酸11.2g，酸密度1.38mmol/g。實施例2:把10.8g苯甲醇在攪拌下滴加IOml 98%硫酸。反應自動升溫，之后升溫至200°C，加熱部分碳化0.5小時，固體物加水煮至沸騰，抽濾，熱水洗滌至濾液為中性，然后用少量乙醇洗滌濾餅至少三次，干燥脫水，即可得到炭基固體磺酸10.2g，酸密度1.52mmol/g。實施例3:把10.8g苯甲醇在攪拌下滴加15ml 98%硫酸。反應自動升溫，之后升溫至220°C，加熱部分碳化0.3小時，固體物加水煮至沸騰，抽濾，熱水洗滌至濾液為中性，然后用少量乙醇洗滌濾餅至少三次，干燥脫水，即可得到炭基固體磺酸10.7g，酸密度1.48mmol/g。
權利要求
1.一種由苯甲醇制備炭基固體磺酸的方法，其特征在于本發(fā)明提供的方法為:將苯甲醇與濃硫酸按摩爾比為1:1 1: 6混合，加熱攪拌，保持溫度160-240°c，反應0.3 2小時后，部分碳化，過濾水洗醇洗，即可得到炭基固體磺酸。
2.根據權利要求1所述的一種由苯甲醇制備炭基固體磺酸的方法，其特征在于所述的使用濃硫酸的摩爾數(shù)是苯甲醇摩爾數(shù)的I 6倍，優(yōu)先選用2 3倍，苯甲醇與濃硫酸的混合方式優(yōu)先采用把苯甲醇滴加到濃硫酸中的方式。
3.根據權利要求1所述的一種由苯甲醇制備炭基固體磺酸的方法，其特征在于所述的反應溫度為160 240°C，較合適的溫度為180 220°C。
4.根據權利要求1所述的一種由苯甲醇制備炭基固體磺酸的方法，其特征在于所述的反應時間為0.3 2小時，較合適的時間為0.4 I小時。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種由苯甲醇制備炭基固體磺酸的方法，本發(fā)明制備的炭基固體磺酸可用各類酯化反應的催化劑等。本發(fā)明提供的一種由苯甲醇制備炭基固體磺酸的方法是將苯甲醇與濃硫酸混合，加熱攪拌，進行部分碳化，對得到的固體物，過濾水洗醇洗，即可得到炭基固體磺酸。該制備方法具有操作簡單、反應時間短，得到的炭基固體磺酸酸密度高和便于工業(yè)化實施等特點，為苯甲醇的開發(fā)利用提供了一種新方法和新途徑。
文檔編號B01J37/00GK103157510SQ20111042556
公開日2013年6月19日 申請日期2011年12月19日 優(yōu)先權日2011年12月19日
發(fā)明者郭明林, 劉曉娟, 殷雪雁, 高會鵬, 張西娟 申請人:天津工業(yè)大學