TiO2型固體超強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）是一種重要的化學原料，廣泛應用于油漆、涂料、塑料、化妝品等領域。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。固體超強酸催化技術是一種高效、環(huán)保的新型合成方法。在過去的幾十年里，這種技術在有機化學合成領域中得到了廣泛的應用，但在TMPester的合成中的應用研究還比較少。鈦酸鹽類催化劑具有優(yōu)良的超強酸性能，因此將其與沉淀法制備的SO42ˉ/TiO2復合固體超強酸催化劑結合，有望實現(xiàn)TMPester的高效合成。本研究旨在探究SO42ˉ/TiO2復合固體超強酸催化劑催化TMPester合成的反應條件和優(yōu)化方法，為實現(xiàn)高效、低污染的TMPester合成提供技術支持。2.研究內(nèi)容（1）制備SO42ˉ/TiO2復合固體超強酸催化劑，分析其物理化學性質(zhì)和催化性能。（2）采用SO42ˉ/TiO2復合固體超強酸催化劑催化TMPester的合成反應，考察反應條件對反應效果的影響。（3）通過響應面法優(yōu)化反應條件，確定反應溫度、反應時間、催化劑用量等最佳反應條件。（4）通過對合成TMPester的產(chǎn)物進行結構表征和性能測試，分析SO42ˉ/TiO2復合固體超強酸催化劑催化TMPester反應機理和優(yōu)化效果。3.研究方法（1）制備SO42ˉ/TiO2復合固體超強酸催化劑，采用沉淀法制備，分別測定催化劑的晶體結構、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，采用SO42ˉ/TiO2復合固體超強酸催化劑催化，考察反應條件對反應效果的影響。實驗采用物質(zhì)量平衡法和質(zhì)量守恒法分析反應產(chǎn)物的收率和結構。（3）響應面法優(yōu)化，采用中心組合實驗設計法（CCD）進行響應面分析，確定反應溫度、反應時間、催化劑用量等最佳反應條件。（4）產(chǎn)物結構表征和性能測試，采用紫外光譜、紅外光譜、核磁共振譜等手段對反應產(chǎn)物進行結構表征，同時進行TMPester的物性測試，如密度、折射率、粘度等。4.預期研究成果本研究將利用SO42ˉ/TiO2復合固體超強酸催化劑催化合成TMPester，深入探究其反應條件和催化機理，最終實現(xiàn)高效、低污染的TMPester合成。預期研究成果包括：（1）制備SO42ˉ/TiO2復合固體超強酸催化劑，并分析其物理化學性質(zhì)和催化性能。（2）考察SO42ˉ/TiO2復合固體超強酸催化劑催化TMPester的反應條件，確定反應溫度、反應時間、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)物進行結構表征和性能測試，探究SO42ˉ/TiO2復合固體超強酸催化劑催化TMPester反應機理。5.參考文獻[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