炭基固体酸催化剂的制备及其催化性能研究摘要：介绍了固体酸催化剂的产生和作用，不同酸催化剂的种类、制备方法及其在有机合成中的应用，包括固体酸催化剂催化的酯化反应研究、固体酸催化合成环己酮甘油缩酮的研究、固体酸催化大豆油与乙醇酯交换制备生物柴油的研究，并分析了固体酸催化剂的应用前景。关键词：固体酸催化剂，炭基催化反应，研究随着全球能源危机的出现和环境的不断恶化，寻找可再生资源、保护自然环境已成为人类需要解决的主要问题。从环境保护和能源战略的角度出发，世界各国都在积极探索可再生石油燃料替代品。 生物柴油是一种环境友好的绿色燃料，具有可再生、可降解、无毒、闪点高、十六烷值高、环境友好等优点，因此发展生物柴油具有深远的经济效益和社会效益。据统计，生物柴油生产成本中约75%为原料成本。利用廉价原料（如油渣、餐饮业废弃油脂、废弃煎炸油及非食用油等）降低成本是实现生物柴油产业化和实用化的关键，从而使生物柴油比矿物柴油更具有竞争力。但这些原料的酸值较高，对酯交换法制备生物柴油十分不利（酯交换法要求原料的酸值低于1./g），需预先进行降酸处理。
通常在酸催化剂作用下，用甲醇（或乙醇）与原料中的游离脂肪酸发生酯化反应，降低酸值，但存在腐蚀性、催化剂不能回收利用、产生大量酸水等缺点。随着绿色化工工艺和绿色催化剂的出现，固体酸催化剂取代液体酸催化剂势在必行。酸性无机氧化物固体酸（如沸石、铌酸）有效酸中心密度低，在水存在下的酸催化反应（如酯化、水解、水合）中不能充分发挥效能，因此无法取代均相质子酸催化剂。近年来，碳基固体酸受到越来越多的关注。这种新型催化剂通过磺酸芳烃的不完全碳化，获得带有键合磺酸基团的聚芳结构。 碳基固体酸催化剂是将糖化合物碳化形成具有多环芳碳结构的稳定载体，再键合上磺酸基团。碳基固体酸制备工艺简单，酸密度高，稳定性好，在绿色化学过程中具有很大的应用潜力，已广泛应用于重排、酯化、水解、烷基化等反应过程。固体酸催化剂廉价易得，不污染环境，易于回收重复使用，催化反应条件温和，产率和选择性高，后处理简单。近年来，固体酸作为有效的催化剂被广泛应用于有机反应中。固体酸催化剂的许多独特性能是液体催化剂无法取代的。在酸催化反应过程中，近年来开发了一些重要的利用固体酸催化剂的酸催化工艺。
一、固体酸催化剂催化酯化反应的研究酯化反应是基本有机化学中的一个重要反应，传统的浓H2O2催化剂经常会引起一些严重的问题，如严重的设备腐蚀、副反应以及产生大量难以处理的含酸残液等。近年来，国内外已有很多利用各种分子筛、氧化物和超强酸作为催化剂用于此过程的报道，这些工作无疑具有十分重要的意义，但主要问题是低温催化活性不高。离子交换树脂作为酸催化剂具有很多优点，它酸含量大，酸强度高，机械性能好，是一种很好的低温催化剂。自20世纪80年代以来，树脂催化剂的研究取得了许多重大进展，目前许多以树脂为催化剂的工业过程已投入使用。在大量的研究工作的基础上，我们发现，通过适当的改性，普通凝胶树脂(经酸交换处理后)的活性可以得到显著的提高。 对小分子低温酯化反应具有较高的活性和良好的选择性,且稳定性高、寿命长。1实验内容1.1催化剂的制备及其基本特性