固態超強酸的製備及其表面性質與催化活性相關性之研究

Abstract

以H2SO4 處理Fe (OH)3, Zr (OH)4, H4 TiO4-Ⅱ金屬氧化物，經高溫燒結之後，形成 固態超強酸Fe2O3/SO4, ZrO2/SO4, TiO2/SO4 ，可催化異丙苯過氧分解，酯化，醇類 脫水，蔗糖轉化等反應，實驗結果顯示，催化活性較同量之H2 SO4為強（與固體附近 SO4 之量比較）。 上述金屬氫氧化物，經H2SO4 溶液處理及燒結後，具有較高的比表面積，較低之孔洞 半徑。用K2SO4 溶液化替H2SO4 溶液，可得類似結果，但SO4 吸附較少。以Na2SO4溶 液處理者，SO4 吸附量及催化活性甚低或無。在上述超強酸中，SO4 會與中心金屬原 子形成雙配位螯合物（bidentate chelate ），在紅外光譜中具有四個-S-O- 伸縮振 動，此配位的SO4 易促使固態結構形成強路易士酸性點，因而具有高催化活性。 實驗結果顯示，固態超強酸Fe2O3/SO4,ZrO2/SO4.,TiO2/SO4隨著燒結溫度提高，其比 表面積將降低，平均孔徑變大，唯ZrO2/SO4於高溫燒結，仍具有高比表面積及強酸性 。總之，在催化活性方面以Fe2O3/SO4 (H2SO4處理，500 ℃燒結)，ZrO2/SO4(H2SO4 處理，575 ℃燒結)，，TiO2/SO4 (H2SO4處理，500 ℃燒結) 活性較高，乃因具有較 酸性之故。 固態超強酸之燒結溫度、比表面積、孔徑及固態結構等與催化活性間之相關仍有待進 一步研究。