棉炭磺酸的制備、表征及其酸催化性能[1]

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1、20總09第年1第371期期炭素CARBON文章編號(hào)：1001—8948(2009)01一OOO3—06棉炭磺酸的制備、表征及其酸催化性能范巳長嶺‘，’徐仲榆，徐瓊，尹篤林(1．湖南大學(xué)新型炭材料研究所，長沙410082；2．湖南師范大學(xué)精細(xì)催化合成研究所，長沙410081)摘要：將棉纖維放入8O％的硫酸水溶液中，在8O℃下碳化反應(yīng)3h可以得到棉炭。將棉炭放入5O％的發(fā)煙硫酸中，在8O℃下磺化反應(yīng)2h可以得到棉炭磺酸。xRD、FTIR和XPS分析表明：棉炭是一種無定形炭，其中與小尺寸稠環(huán)芳烴邊緣碳原子相連

2、的氫原子為磺化反應(yīng)提供了許多可以取代的磺化位；棉炭經(jīng)過磺化反應(yīng)后，棉炭磺酸試樣中出現(xiàn)了磺酸基和硫酸酯，但稠環(huán)芳烴中的C—C鍵并未破壞。對(duì)水熱處理前后的棉炭磺酸進(jìn)行碳、硫元素分析和磺酸基的測(cè)定表明：引入到棉炭磺酸芳烴結(jié)構(gòu)中的磺酸基團(tuán)能長時(shí)間在嚴(yán)酷的水熱環(huán)境中保持不變。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明：棉炭磺酸在醇、酸酯化反應(yīng)中具有良好的催化性能。關(guān)鍵詞：棉纖維；棉炭；棉炭磺酸；在醇、酸酯化反應(yīng)中的催化性能中圖分類號(hào)：TQ624文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：ATHEPREPARATIoN，CHARACTERIZATIoNANDACIDICCATA

3、LYTICFUNCTIoNoFCoTToNCARB0NSULFoNICACIDFanChang-ling，XuZhong-yu，XuQiong。，YinDu—lin(1．InstituteofNewCarbonMaterials，HunanUniversity，Changsha410082，China；2．InstituteofFineCatalysisandSynthesis，HunanNormalUniversity，Changsha410081，China)Abstract：Thecottoncar

4、boncanbeobtainedthroughthecarbonizationofcottoncellulosein80％sulfuricacidaqueoussolutionat80。Cfor3h．Andthecottoncarbonsulfonicacidcanbeobtainedthroughthesul—fonationofcottoncarbonin50fumingsulfuricacidat8O℃for2h．XRD，F(xiàn)TIRandXPSanalysesshowthatthecottoncarb

5、oniSonekindofamorphouscarbon．Thehydrogenatomsconnectedtothecarbonatomsattheboundariesofsmallcondensedaromaticsprovidedmanypositionswhichcanbedisplacedbysulfonicacidgroups．Afterthesulfonationofcottoncarbon，thesulfonicacidgroupsandsulfonicacides—teroccurint

6、hecottoncarbonsulfonicacidsample．ButtheC—Cbondsofcondensedaromaticsinitarestillnotdestroyed．Thecarbon——sulfurelementalanalysesandthequantitativedeterminationofsulfonicacidgroupforthecottoncarbonsulfonicacidsampleandthehydro-thermallytreatedcottoncarbonsul

7、—fonicacidsampleshowthatthesulfonicacidgroupsintroducedintothearomatichydrocarbonsremainun—changedintheserioushydrothermalconditionsforc【longtime．Theexperimentalresultsshowthatthecottoncarbonsulfonicacidhasgoodcatalyticpropertiesintheesterificationofalcoh

8、olsandacids．Keywords：cottoncellulose；cottoncarbon；cottoncarbonsulfonicacid；catalyticpropertiesintheesterifi—cationofalcoholSandacidS收稿日期：2008一l2—20作者簡介：范長嶺(1977一)，博士研究生，現(xiàn)從事新型炭材料的研究?！?·炭素2009芷究。并以酯化反應(yīng)為探針反應(yīng)考察了棉炭磺酸水熱1前