TiO2型固體超強(qiáng)酸催化三羥甲基丙烷油酸酯的合成及性能研究的開題報告

SO42ˉ/TiO2型固體超強(qiáng)酸催化三羥甲基丙烷油酸酯的合成及性能研究的開題報告1.研究背景和意義三羥甲基丙烷油酸酯（TMPester）是一種重要的化學(xué)原料，廣泛應(yīng)用于油漆、涂料、塑料、化妝品等領(lǐng)域。傳統(tǒng)合成TMPester的過程存在環(huán)境污染和能源消耗的問題，因此尋找新的合成方法是十分必要的。固體超強(qiáng)酸催化技術(shù)是一種高效、環(huán)保的新型合成方法。在過去的幾十年里，這種技術(shù)在有機(jī)化學(xué)合成領(lǐng)域中得到了廣泛的應(yīng)用，但在TMPester的合成中的應(yīng)用研究還比較少。鈦酸鹽類催化劑具有優(yōu)良的超強(qiáng)酸性能，因此將其與沉淀法制備的SO42ˉ/TiO2復(fù)合固體超強(qiáng)酸催化劑結(jié)合，有望實現(xiàn)TMPester的高效合成。本研究旨在探究SO42ˉ/TiO2復(fù)合固體超強(qiáng)酸催化劑催化TMPester合成的反應(yīng)條件和優(yōu)化方法，為實現(xiàn)高效、低污染的TMPester合成提供技術(shù)支持。2.研究內(nèi)容（1）制備SO42ˉ/TiO2復(fù)合固體超強(qiáng)酸催化劑，分析其物理化學(xué)性質(zhì)和催化性能。（2）采用SO42ˉ/TiO2復(fù)合固體超強(qiáng)酸催化劑催化TMPester的合成反應(yīng)，考察反應(yīng)條件對反應(yīng)效果的影響。（3）通過響應(yīng)面法優(yōu)化反應(yīng)條件，確定反應(yīng)溫度、反應(yīng)時間、催化劑用量等最佳反應(yīng)條件。（4）通過對合成TMPester的產(chǎn)物進(jìn)行結(jié)構(gòu)表征和性能測試，分析SO42ˉ/TiO2復(fù)合固體超強(qiáng)酸催化劑催化TMPester反應(yīng)機(jī)理和優(yōu)化效果。3.研究方法（1）制備SO42ˉ/TiO2復(fù)合固體超強(qiáng)酸催化劑，采用沉淀法制備，分別測定催化劑的晶體結(jié)構(gòu)、比表面積、孔徑分布等特性，并通過等溫吸脫附實驗測定催化劑的吸附性質(zhì)。（2）TMPester的合成反應(yīng)，采用SO42ˉ/TiO2復(fù)合固體超強(qiáng)酸催化劑催化，考察反應(yīng)條件對反應(yīng)效果的影響。實驗采用物質(zhì)量平衡法和質(zhì)量守恒法分析反應(yīng)產(chǎn)物的收率和結(jié)構(gòu)。（3）響應(yīng)面法優(yōu)化，采用中心組合實驗設(shè)計法（CCD）進(jìn)行響應(yīng)面分析，確定反應(yīng)溫度、反應(yīng)時間、催化劑用量等最佳反應(yīng)條件。（4）產(chǎn)物結(jié)構(gòu)表征和性能測試，采用紫外光譜、紅外光譜、核磁共振譜等手段對反應(yīng)產(chǎn)物進(jìn)行結(jié)構(gòu)表征，同時進(jìn)行TMPester的物性測試，如密度、折射率、粘度等。4.預(yù)期研究成果本研究將利用SO42ˉ/TiO2復(fù)合固體超強(qiáng)酸催化劑催化合成TMPester，深入探究其反應(yīng)條件和催化機(jī)理，最終實現(xiàn)高效、低污染的TMPester合成。預(yù)期研究成果包括：（1）制備SO42ˉ/TiO2復(fù)合固體超強(qiáng)酸催化劑，并分析其物理化學(xué)性質(zhì)和催化性能。（2）考察SO42ˉ/TiO2復(fù)合固體超強(qiáng)酸催化劑催化TMPester的反應(yīng)條件，確定反應(yīng)溫度、反應(yīng)時間、催化劑用量等優(yōu)化條件。（3）實現(xiàn)TMPester的高效合成，并對產(chǎn)物進(jìn)行結(jié)構(gòu)表征和性能測試，探究SO42ˉ/TiO2復(fù)合固體超強(qiáng)酸催化劑催化TMPester反應(yīng)機(jī)理。5.參考文獻(xiàn)[1]K.E.Kellar,M.L.Williams,J.D.Tucker,etal.Synthesisofamethylolesteroftungoilfattyacids[J].JournaloftheAmericanOilChemists'Society,1992,69(5):447-450.[2]P.Mohammadi,H.Zeynali,A.R.Khataee,etal.NovelEfficientGreenProcedureforSynthesisofUnsaturatedPolyesterResinsBasedonBiomass-DerivedItaconicAcidCatalyzedwithSulfuricAcidImmobilizedonSilicaParticles[J].JournaloftheAmericanOilChemists'Society,2020,97:503-512.[3]C.Y.Yue,W.H.Zhang,Y.C.Lu,etal.PreparationandcharacterizationofmesoporoussulfatedzirconiaforFriedel–Craftsacylation[J].MicroporousandMesoporousMaterials,2005,85:141-148.[4]K.Niwa,P.L.Dhepe,K.Fujimoto,etal.Acidand