背景及概述^[1][2]

油酸異丙酯是一種透明油狀液體，無色無味，不溶于水，是一種重要的化工原料，它可以作為化妝品、增塑劑、機(jī)械油添加劑和染料的表面濕潤(rùn)劑等，油酸異丙酯是由油酸與異丙醇酯化反應(yīng)制得，工業(yè)上通常使用的催化劑主要是濃硫酸，但是濃硫酸具有很強(qiáng)的腐蝕性，會(huì)導(dǎo)致設(shè)備腐蝕嚴(yán)重，而且使用濃硫酸催化產(chǎn)生的廢棄物對(duì)環(huán)境的污染非常嚴(yán)重，因而很多研究者追求探究采用對(duì)環(huán)境友好的新型催化劑來代替硫酸。油酸異丙酯還具有很好的低溫性能，與生物柴油調(diào)和可有效降低生物柴油的凝點(diǎn)和冷濾點(diǎn)，改進(jìn)生物柴油的低溫流動(dòng)性能。

理化性質(zhì)^[1]

油酸異丙酯為透明油狀液體，可與動(dòng)、植物油互溶，其分散系數(shù)大，鋪展性好，能在皮膚上形成薄層液膜，具有護(hù)膚作用。隨著化學(xué)工業(yè)的迅速發(fā)展，對(duì)油酸異丙酯的需求不斷增加。一般情況下，油酸異丙酯由油酸和異丙醇在催化劑的作用下通過酯化反應(yīng)而制得。傳統(tǒng)的用于油酸和異丙醇酯化反應(yīng)的催化劑為液體有機(jī)酸，但因其腐蝕作用大、引發(fā)的副反應(yīng)多、反應(yīng)后產(chǎn)物分離復(fù)雜以及廢液處理困難等缺陷而導(dǎo)致其使用受到一定的限制。隨著全球?qū)Υ呋に嚲G色化重視程度的增加，固體酸催化工藝取代液體酸催化工藝已勢(shì)在必行。

在現(xiàn)有的負(fù)載型催化劑中，介孔分子篩材料作為載體。介孔分子篩材料具有孔道有序、孔徑可調(diào)、比表面積和孔容較大等優(yōu)點(diǎn)，使得采用這些介孔分子篩材料作為載體制成的負(fù)載型催化劑在有機(jī)催化反應(yīng)中的制備工藝中表現(xiàn)出很多優(yōu)點(diǎn)，例如，催化活性高、副反應(yīng)少、后處理簡(jiǎn)單等，然而，大的比表面積和高的孔容使得這些介孔分子篩材料具有較強(qiáng)的吸水、吸潮能力，從而會(huì)導(dǎo)致這些負(fù)載型催化劑在催化反應(yīng)過程中發(fā)生團(tuán)聚，進(jìn)而降低油酸異丙酯制備工藝中油酸的轉(zhuǎn)化率。

制備^[2]

(1)制備球形含鋁凹凸棒石介孔復(fù)合材料

將1.0g(0.0002mol)三嵌段共聚物表面活性劑P123和1.69g(0.037mol)乙醇加入到28ml、pH值為4的乙酸和乙酸鈉緩沖液中，在15℃下攪拌至P123完全溶解，之后向得到的溶液中加入6g(0.053mol)三甲基戊烷，在15℃下攪拌8h，再向其中加入2.13g(0.014mol)四甲氧基硅烷，在15℃、pH值為4.5的條件下攪拌20h，然后將得到的溶液轉(zhuǎn)移至三口瓶中，在60℃下晶化24h，接著進(jìn)行過濾和并用去離子水洗滌4次，然后抽濾得到具有一維孔道雙孔分布結(jié)構(gòu)的介孔分子篩材料的濾餅A1。

將濃度為15重量％的水玻璃和濃度為12重量％的硫酸溶液和丙三醇以重量比為5:1:1進(jìn)行混合并在30℃下接觸反應(yīng)2小時(shí)，接著用濃度為98重量％的硫酸調(diào)整pH值至3，然后對(duì)得到的反應(yīng)物料進(jìn)行抽濾，并用蒸餾水洗滌至鈉離子含量為0.02重量％，得到硅膠的濾餅B1。

將上述制備的10g濾餅A1、10g濾餅B1和10g凹凸棒石一起放入100ml球磨罐中(其中，球磨罐和磨球的材質(zhì)均為高鋁陶瓷，該高鋁陶瓷中鋁元素的含量為35重量％，磨球的直徑為3mm，數(shù)量為1個(gè)，轉(zhuǎn)速為400r/min)。封閉球磨罐，在球磨罐內(nèi)溫度為60℃下球磨1小時(shí)，得到30g固體粉末；將該固體粉末溶解在30克去離子水中，在200℃下在轉(zhuǎn)速為12000r/min下噴霧干燥；將噴霧干燥后得到的產(chǎn)物在馬弗爐中在500℃下煅燒24小時(shí)，脫除模板劑，得到28克具有一維孔道雙孔分布結(jié)構(gòu)的球形含鋁凹凸棒石介孔復(fù)合材料C1。根據(jù)光電子能譜分析的結(jié)果，C1中鋁的含量為18重量％。

(2)制備負(fù)載型催化劑

在25℃下，將上述步驟(1)中制備的30g球形含鋁凹凸棒石介孔復(fù)合材料C1與對(duì)甲苯磺酸一起放入去離子水中，攪拌至溶解，且球形含鋁凹凸棒石介孔復(fù)合材料C1與對(duì)甲苯磺酸的重量比為50:50，去離子水與對(duì)甲苯磺酸的摩爾比為25:1，在200℃下在轉(zhuǎn)速為12000r/min下噴霧干燥，得到負(fù)載型催化劑Cat-1。

將制備的負(fù)載型催化劑Cat-1在150℃下真空干燥6小時(shí)，冷卻至室溫后，稱取0.5克，在三口瓶中依次加入油酸6g，異丙醇2.8g，Cat-10.5g，加熱至75℃，反應(yīng)半小時(shí)后，離心分離，利用氣相色譜分析反應(yīng)產(chǎn)物液成分，油酸轉(zhuǎn)化率99.9％，油酸異丙酯選擇性100％，收率73％，固體催化劑Cat-1在150℃下真空干燥6小時(shí)，冷卻至室溫后，回收后再利用。

主要參考資料

[1] 徐娟, 李法社, & 李靖. (2011). 對(duì)甲苯磺酸催化制備油酸異丙酯及動(dòng)力學(xué)研究. 應(yīng)用化工, 40(2), 215-217.

[2] 魏田升, & 沈健. (2009). 鈮改性sba-15介孔分子篩催化合成油酸異丙酯. 遼寧石油化工大學(xué)學(xué)報(bào), 29(3), 26-29.

[3] 李靜, 李法社, 徐娟, 樊志龍, LiJing, & LiFashe等. (2011). 油酸異丙酯的合成及其對(duì)生物柴油低溫流動(dòng)性研究. 廣東化工, 38(6), 5-6.