硅铝柱撑磷酸锆的合成及在大豆油甲酯环氧化反应中的催化性能

利用模板剂与功能性客体进行自组装制备的一系列层状柱撑材料，该材料具有较为集中的孔径分布及有序的层板结构，在众多分子择型催化中表现出明显优势。磷酸锆层板结构稳定，理论交换容量高(6.67mmoL/g)，是制备层状柱撑材料的理想前驱体。目前基于模板剂的组装效应，已制备出结构可控、比表面积高的柱撑磷酸锆材料。进一步地向层间引入不同的功能基团，可以调变柱撑磷酸锆的酸位性质，从而实现对特定反应的催化性能．在先前报道的工作中，我们通过模板剂导向组装的方法合成出了结构性能良好的纯硅柱撑磷酸锆材料(SPZHD)，研究了其形成机制并实现了材料的可控合成．作为一种典型的Lewis酸材料，纯硅柱撑磷酸锆对大豆油甲酯的环氧化反应表现出了良好的催化性能。
大豆油甲酯的环氧化反应在工业生产中有着极其重要的地位，其能够将相对廉价易得的大豆油甲酯转化为具有高商业价值的精细化工产品。近年来，使用固体酸对该反应进行催化的研究较多。其中，层状材料凭借其牢固的层板结构与均匀的活性位分布等特点，表现出优异的环氧化催化性能。作为典型的酸催化反应，大豆油甲酯的环氧化催化对于固体酸催化剂的Lewis酸与Brtjnsted酸极为敏感。由于Bronsted酸易催化环氧产物发生进一步的水解开环，降低反应的环氧产率。因此，以Lewis酸为主的固体酸催化剂能够对大豆油甲酯的环氧化反应取得更好的催化效果。为此，本文基于模板剂的导向组装效应，通过在纯硅柱撑磷酸锆的制备过程中协同引入适量铝源，合成出硅铝共柱撑磷酸锆(SAPZH)．层板间的混合氧化物支柱以原位生长的方式形成，保持了层状柱撑材料的层板有序性．更为重要的是，铝源的引入有效地调变了柱撑磷酸锆材料的Lewis酸位含量，使硅铝柱撑磷酸锆在大豆油甲酯的环氧化反应中表现出更为优异的催化性能．