本发明涉及精细化工材料制备
技术领域：
，特别是涉及一种多元固体酸催化剂及其制备方法，以及所制备的多元固体酸催化剂在合成月桂酸异辛酯中的应用。
背景技术：
：月桂酸异辛酯是一种化学性能稳定，无腐蚀性，无色到淡黄色的液体。其常作为药品、纺织、日化香精、墨水等的原料。其中，制备高级酯的传统工艺是以浓硫酸、浓磷酸、对苯环酸酸等液体作为催化剂合成，虽然合成效率高，但这些液体催化剂容易腐蚀设备，而且回收困难，排出的液体也对环境造成严重的污染。自从1979年日本学者m.hino首次制备so42-/mxoy型固体酸之后，相关的固体酸催化剂的研究也因此展开。其中，金属阳离子较大的氧化锆、氧化铁、氧化钛、氧化铝常作为固体酸催化剂的载体。此外，研究者还发现s2o82-容易产生lewis酸和bronsted酸中心，其生成的酸中心数并不少于so42-。因此s2o82-/fe2o3、s2o82-/zro2、s2o82-/zro2/al2o3等复合材料被运用于酯化、酯交换、烷基化、缩合等反应。但相比液体催化剂，由于固体酸催化剂表面的酸性位点低，并且其比表面积小，导致其催化活性低，进而导致固体酸催化剂的运用依然有所限制。技术实现要素：本发明的目的之一是针对现有技术的不足，提供一种多元固体酸催化剂，该多元固体酸催化剂具有比表面积大、多孔、酸性中心密度高、催化活性高、循环使用稳定性好的特点。本发明的目的之二是针对现有技术的不足，提供一种多元固体酸催化剂的制备方法，该制备方法具有制备成本低、制备方法有效、过程绿色的优点。本发明的目的之三是针对现有技术的不足，提供一种以多元固体酸作为催化剂参与酯化反应合成月桂酸异辛酯的应用技术，以提高合成月桂酸异辛酯的转化率。基于此，本发明公开了一种多元固体酸催化剂，其以氧化铝为基底，通过煅烧在所述氧化铝的表面单载氧化铁纳米颗粒和氧化钴纳米颗粒，以形成复合材料coo/fe2o3/al2o3，再将所述复合材料coo/fe2o3/al2o3浸泡于过硫酸铵后，煅烧，即得多元固体酸催化剂s2o82-/coo/fe2o3/al2o3；其中，所述氧化铝、氧化铁纳米颗粒和氧化钴纳米颗粒分别以一水软铝石、硝酸铁和硝酸钴为前驱体，且所述一水软铝石、硝酸铁和硝酸钴的质量比为1:1:0.1-0.7，所述过硫酸铵的浓度为0.5-2mol/l。本发明旨在以高比面积、多孔的一水软铝石为载体，通过沉淀和煅烧的制备方法使氧化铝、氧化铁和氧化钴形成稳固的异质结，并且使氧化铁纳米颗粒和氧化钴纳米颗粒均匀长在氧化铝表面，以增加氧化铁纳米颗粒和氧化钴纳米颗粒的比表面积，并通过浸泡过硫酸铵后再次煅烧，以此提高多元固体酸催化剂的酸性中心密度，进而改善该催化剂制备高级酯的转化率、尤其是月桂酸异辛酯。此外，本发明合成的月桂酸异辛酯主要用作于陶瓷墨水溶剂。优选地，所述硝酸铁和硝酸钴的质量比为1:0.4。优选地，所述过硫酸铵的浓度为1mol/l。本发明公开了上述的一种多元固体酸催化剂的制备方法，包括如下步骤：步骤s1，一水软铝石的制备：以硫酸铝和尿素为前驱体、去离子水为溶剂、十六烷基三甲基溴化铵为表面活性剂，在反应釜高温反应得到所述一水软铝石；步骤s2，复合材料的制备：采用超声仪器将所述一水软铝石均匀分散于去离子水和无水乙醇的混合溶液中，加入所述硝酸铁和硝酸钴后，放置于水浴锅加热搅拌，使所述无水乙醇和去离子水完全蒸发，然后将蒸发剩余的混合物进行煅烧，降温后即得所述复合材料coo/fe2o3/al2o3；步骤s3，多元固体酸催化剂的制备：将所述复合材料coo/fe2o3/al2o3浸泡于所述过硫酸铵溶液中，通过过滤、干燥、煅烧，即得所述多元固体酸催化剂s2o82-/coo/fe2o3/al2o3。优选地，所述一水软铝石的具体制备步骤如下：步骤s11，将所述硫酸铝、尿素和十六烷基三甲基溴化铵加入去离子水，通过充分搅拌、溶解，得到混合溶液；步骤s12，将所述混合溶液装入反应釜，放置于烘箱高温反应，反应结束后冷却至室温，通过洗涤、过滤、干燥，得到所述一水软铝石。进一步优选地，所述硫酸铝为1mol、尿素为4mol、十六烷基三甲基溴化铵为0.01mol、以及去离子水为100ml；所述步骤s11中，搅拌时间为20min；所述步骤s12中，所述烘箱的反应温度为200℃、升温速率为2℃/min、反应时间为2h；所述干燥条件为：于60℃的烘箱中干燥4h。优选地，所述步骤s2中，所述一水软铝石的质量为1g，硝酸铁和硝酸钴的质量比为1:0.1-0.7，去离子水为20ml，无水乙醇为80ml；所述步骤s2中，所述水浴锅的温度为80℃；所述混合物放置于管式炉中煅烧3h，其中，所述管式炉第一段温度设置为350℃、升温速率为5℃/min，第二段温度设置为550℃、升温速率为2℃/min。优选地，所述步骤s3中，所述浸泡时间为2h，并在温度为550℃的管式炉中进行煅烧。本发明公开了上述的一种多元固体酸催化剂在合成月桂酸异辛酯中的应用，具体为：将所述多元固体酸催化剂s2o82-/coo/fe2o3/al2o3加入于月桂酸和异辛醇的混合液，经酯化反应，合成所述月桂酸异辛酯。优选地，加入占总质量比为1％的所述多元固体酸催化剂。优选地，所述月桂酸和异辛醇的总质量为400g，且月桂酸与异辛醇的摩尔质量比为1:1.5；酯化反应的温度为110℃，反应时间为2h，酯化反应结束后，以2℃/min的升温速率升温至160℃，通过减压蒸馏分离出未反应的异辛醇，即得所述月桂酸异辛酯。与现有技术相比，本发明至少包括以下有益效果：本发明以合成陶瓷墨水溶剂为目标，即月桂酸异辛酯，发明创造一种多元固体酸催化剂。以氧化铝的前驱体一水软铝石、氧化铁的前驱体硝酸铁和氧化钴的前驱体硝酸钴通过混合沉淀和煅烧方法，使氧化铁纳米颗粒和氧化钴纳米颗粒均匀长在氧化铝的表面，接着使复合材料负载过硫酸根离子，形成该多元固体酸催化剂。与其他发明不同的是，本发明首次把氧化铁纳米颗粒和氧化钴纳米颗粒包裹在比表面积大的氧化铝表面上，进而负载过硫酸根离子后，能形成性能稳定、催化效率高、形貌可控、高比表面积和多孔的多元固体酸催化剂s2o82-/coo/fe2o3/al2o3。其中，氧化铁纳米颗粒均匀的分散在氧化铝表面上，使更多电负性大的铁离子暴露在该多元固体酸催化剂表面，使其具有更强的吸电子能力，而且，少量氧化钴纳米颗粒改变该多元固体酸催化剂表面的酸性中心，进一步增加其酸中心密度，使得月桂酸的羰基容易质子化，致使羰基碳亲电性的增强，提高其对合成月桂酸异辛酯的催化活性；此外，通过煅烧的制备方法，氧化铝、氧化铁和氧化钴能形成稳固的异质结，并且这三者的分子互相渗入彼此的晶格，有利于电子空穴对的分离与传输，使正电荷更加容易接收受体，进一步提高其催化活性。附图说明图1中标号a是本发明的一水软铝石的扫描电镜图(简称sem图)；标号b是本发明的多元固体酸催化剂1-scofeal-7的sem图。图2是本发明的一水软铝石的n2吸脱附等温线曲线及孔径分布曲线图。图3是对比例3的固体酸催化剂1-scofe-10的n2吸脱附等温线曲线及孔径分布曲线图。图4是本发明的固体酸催化剂1-scofeal-7的n2吸脱附等温线曲线及孔径分布曲线图。具体实施方式为使本发明的上述目的以及技术方案能够更加明显易懂，下面结合具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。实施例中，所用的原材料、试剂，若无特别说明，都可在商业市场买到。实施例1本实施例的多元固体酸催化剂s2o82-/coo/fe2o3/al2o3的制备方法以及其在合成月桂酸异辛酯中的应用如下：步骤1，一水软铝石(alooh)的制备：先将1mol硫酸铝、4mol尿素和0.01mol十六烷基三甲基溴化铵(ctab)加入100ml去离子水中，然后进行充分搅拌，使尿素、硫酸铝和ctab全部溶解，接着装进150ml的反应釜中，200℃烘箱反应2h，反应结束后冷却至室温，将产物进行多次的洗涤和过滤，最后放置于60℃烘箱干燥4h。步骤2，coo/fe2o3/al2o3的制备：将1g一水软铝石分散于80ml无水乙醇和20ml去离子水的混合溶液中，超声5min，使一水软铝石在混合溶液完全散开，标记为a溶液；将1g的硝酸铁和0.1g硝酸钴加入a溶液并继续超声10min后，放进80℃水浴锅中搅拌，待混合溶液中的无水乙醇和水完全蒸发，然后将其放置于550℃的管式炉高温煅烧3h；其中，管式炉第一段温度设置为350℃、升温速率为5℃/min，第二段温度设置为550℃、升温速率是2℃/min，反应结束后降温得到coo/fe2o3/al2o3。步骤3，s2o82-/coo/fe2o3/al2o3的制备：将coo/fe2o3/al2o3浸泡于0.5mol/l的过硫酸铵溶液中2h，经过滤、干燥，放置于550℃管式炉煅烧2h，其中，管式炉的升温速率为5℃/min，煅烧结束得到多元固体酸催化剂s2o82-/coo/fe2o3/al2o3，标记为0.5-scofeal-1。步骤4，月桂酸异辛酯的合成：在装有温度计、回流冷凝管和分水器的三颈圆底烧瓶中，加入摩尔质量比为1:1.5、且总质量为400g的月桂酸和异辛醇的混合溶液，然后加占总质量比为1％的0.5-scofeal-1，并在110℃下反应2h，其中，升温速率为2℃/min；反应之后升温到160℃，通过减压蒸馏，分离出异辛醇，得到月桂酸异辛酯。实施例2本实施例的多元固体酸催化剂s2o82-/coo/fe2o3/al2o3的制备方法以及在合成月桂酸异辛酯中的应用与实施例1基本相同，其区别在于：本实施例在步骤2中，加入0.3g硝酸钴；将所得的多元固体酸催化剂s2o82-/coo/fe2o3/al2o3标记为0.5-scofeal-2。实施例3本实施例的多元固体酸催化剂s2o82-/coo/fe2o3/al2o3的制备方法以及其在合成月桂酸异辛酯中的应用与实施例1基本相同，其区别在于：本实施例在步骤2中，加入0.4g硝酸钴；将所得的多元固体酸催化剂s2o82-/coo/fe2o3/al2o3标记为0.5-scofeal-3。实施例4本实施例的多元固体酸催化剂s2o82-/coo/fe2o3/al2o3的制备方法以及其在合成月桂酸异辛酯中的应用与实施例1基本相同，其区别在于：本实施例在步骤2中，加入0.5g硝酸钴；将所得的多元固体酸催化剂s2o82-/coo/fe2o3/al2o3标记为0.5-scofeal-4。实施例5本实施例的多元固体酸催化剂s2o82-/coo/fe2o3/al2o3的制备方法以及其在合成月桂酸异辛酯中的应用与实施例1基本相同，其区别在于：本实施例在步骤2中，加入0.7g硝酸钴；将所得的多元固体酸催化剂s2o82-/coo/fe2o3/al2o3标记为0.5-scofeal-5。实施例6本实施例的多元固体酸催化剂s2o82-/coo/fe2o3/al2o3的制备方法以及其在合成月桂酸异辛酯中的应用与实施例3基本相同，其区别在于：本实施例在步骤3中，过硫酸铵的浓度为1mol/l；将所得的多元固体酸催化剂s2o82-/coo/fe2o3/al2o3标记为1-scofeal-7。实施例7本实施例的多元固体酸催化剂s2o82-/coo/fe2o3/al2o3的制备方法以及其在合成月桂酸异辛酯中的应用与实施例3基本相同，其区别在于：本实施例在步骤3中，过硫酸铵的浓度为1.5mol/l；将所得的多元固体酸催化剂s2o82-/coo/fe2o3/al2o3标记为1.5-scofeal-8。实施例8本实施例的多元固体酸催化剂s2o82-/coo/fe2o3/al2o3的制备方法以及其在合成月桂酸异辛酯中的应用与实施例3基本相同，其区别在于：本实施例在步骤3中，过硫酸铵的浓度为2mol/l；将所得的多元固体酸催化剂s2o82-/coo/fe2o3/al2o3标记为2-scofeal-9。对比例1本对比例的固体酸催化剂s2o82-/fe2o3的制备方法及其在合成月桂酸异辛酯中的应用如下：步骤1，fe2o3的制备：取fe(no3)39h2o于坩埚内，再将坩埚放置于管式炉550℃高温煅烧3h；具体地，管式炉第一段温度设置为350℃、升温速率为5℃/min；第二段温度设置为550℃、升温速率是2℃/min，反应结束后降温得到氧化铁。步骤2，s2o82-/fe2o3的制备：取1g氧化铁粉末进行研磨后，浸泡于0.5mol/l的过硫酸铵溶液中2h，然后，过滤、干燥，再于550℃管式炉中煅烧2h，其中，升温速率为5℃/min，煅烧结束后得到固体酸催化剂s2o82-/fe2o3，标记为0.5-sfe。步骤3，月桂酸异辛酯的合成：将0.5-sfe替代实施例1中的0.5-scofeal-1，并参照实施例1的步骤4合成月桂酸异辛酯。对比例2本对比例的固体酸催化剂s2o82-/fe2o3/al2o3的制备方法及其在合成月桂酸异辛酯中的应用如下：步骤1，一水软铝石的制备：参照实施例1制备一水软铝石。步骤2，fe2o3/al2o3的制备：将实施例1的步骤2中加入的1g硝酸铁和0.1g硝酸钴替换为仅加入1g硝酸铁，并参照实施例1的步骤2制备fe2o3/al2o3。步骤3，s2o82-/fe2o3/al2o3的制备：参照实施例1中的步骤3，将fe2o3/al2o3浸泡过硫酸铵溶液，得到固体酸催化剂s2o82-/fe2o3/al2o3，标记为0.5-sfeal。步骤4，月桂酸异辛酯的合成：参照实施例1中的步骤4，将0.5-sfeal应用于合成月桂酸异辛酯。对比例3本对比例的固体酸催化剂s2o82-/coo/fe2o3的制备方法及其在合成月桂酸异辛酯中的应用如下：步骤1，coo/fe2o3的制备：将1g的硝酸铁和0.4g硝酸钴加入80ml无水乙醇和20ml去离子水的混合溶液中，超声10min，接着放进80℃水浴锅搅拌，直到无水乙醇和去离子水完全蒸发，将蒸发剩余的混合物放置于550℃的管式炉高温煅烧3h，具体地，管式炉第一段温度设置为350℃、升温速率为5℃/min，第二段温度设置为550℃、升温速率是2℃/min，反应结束后降温得到coo/fe2o3。步骤2，s2o82-/coo/fe2o3的制备：参照实施例1中的步骤3，将coo/fe2o3浸泡于1mol/l的过硫酸铵溶液中，得到固体酸催化剂s2o82-/coo/fe2o3，标记为1-scofe-10。步骤3，月桂酸异辛酯的合成：参照实施例1中的步骤4，将1-scofe-10应用于合成月桂酸异辛酯。对比例4本对比例的多元固体酸催化剂s2o82-/coo/fe2o3/al2o3的制备方法以及其在合成月桂酸异辛酯中的应用与实施例3基本相同，其区别在于：本对比例的步骤3中，过硫酸铵的浓度为0.1mol/l；将所得的多元固体酸催化剂s2o82-/coo/fe2o3/al2o3标记为0.1-scofeal-6。性能测试：1、扫描电镜测试、以及比表面积及其孔径分布测试(1)将实施例1制备的一水软铝石及实施例6制备的1-scofeal-7分别进行扫描电镜分析，其分析结果分别参见图1中的标号a和标号b。(2)将实施例1制备的一水软铝石、对比例3制备的1-scofe-10以及实施例6制备的1-scofeal-7分别进行n2吸脱附等温线分析，其分析结果分别参见图2、图3和图4的n2吸脱附等温线曲线及孔径分布曲线图。从图1a的sem图可知，一水软铝石的形状均一，为海胆状形貌，粒径为500-600nm；从图2可以得知，一水软铝石的介孔直径为5-30nm，比表面积为328.05m2/g。从图3可以得知，1-scofe-10的比表面积为31.2m2/g，介孔直径为10-30nm。从图1b可以看出，1-scofeal-7中的氧化钴和氧化铁在氧化铝表面形成薄薄的片状并紧密裹住氧化铝；从图4可以得知，1-scofeal-7的比表面积为164.5m2/g，介孔直径为2-20nm。由于氧化铁和氧化钴渗入于氧化铝孔径，因此相对单一的软水铝石，该固体酸催化剂的比表面积会变小，但是，其比表面积远大于1-scofe-10的比表面积。2、转化率试验参照国标gb1668-81计算酯化反应合成月桂酸异辛酯的转化率，以下是计算公式：转化率＝(1-反应结束时酸值/反应初始酸值)×100％＝(1-vt/v0)×100％，其中，v0和vt分别表示酯化反应初始时和反应结束后取样滴定所消耗的标准naoh-乙醇溶液的体积。2.1测试实施例1-8、以及对比例1-4的固体酸催化剂对合成月桂酸异辛酯的转化率的影响，其测试结果如表1所示：表1由表1可知：相比对比例1，对比例2的转化率偏高，这是因为氧化铝作为载体，增大了氧化铁的比表面积，增大了固体酸催化剂的酸性中心密度，所以，其催化活性变高。相比对比例2，实施例1的转化率有提高，这是因为随着氧化钴在多元固体酸催化剂中质量占比的增大，使得多元固体酸催化剂的酸性中心密度也逐渐增大，所以其催化活性进一步提高。相比实施例1，实施例2的转化率有提高，这是因为随着氧化钴在多元固体酸催化剂中质量占比的增大，使更多的氧化钴颗粒改变了氧化铁的表面结构，致使多元固体酸催化剂的酸性中心密度也逐渐增大，所以，其催化活性进一步提高。相比实施例2，实施例3的转化率有进一步地提高，这是因为随着氧化钴的质量增加，使多元固体酸催化剂表面的正电荷进一步增加，改变其酸性中心密度，使lewis酸性增强，有利于酯化向正方向进行，所以，该多元固体酸催化剂的催化活性进一步提高。相比实施例3，实施例4的转化率变小，这是因为随着氧化钴在多元固体酸催化剂质量比例的增大，氧化钴填堵了氧化铝和氧化铁的孔径，导致其总体的比表面积变小，减少其酸密度中心活性，所以，多元固体酸催化剂的催化活性降低。相比实施例4，实施例5的转化率进一步降低，这是因为氧化钴填堵氧化铝的孔径之后，使多元固体酸催化剂总体的比表面积降低，其lewis酸性降低，不利于酯化向正方向进行，所以，多元固体酸催化剂的催化活性减弱。相比实施例3，对比例4的转化率降低，这是因为过硫酸铵浓度太小，不能提供较多的lewis酸中心，所以，多元固体酸催化剂的催化活性较弱。相比实施例3，随着过硫酸铵浓度的增加，实施例6的酯化转化率进一步地提高，这是因为大量的s2o82-增加多元固体酸催化剂的表面活性位点，使其lewis酸中心增多，所以，其催化活性增强。相比实施例6，实施例7的酯化转化率降低，一方面是因为过量的s2o82-与氧化铁发生了化学反应，生成副产物，另一方面s2o82-浓度过于大，不再渗进多元固体酸催化剂的孔道中，导致s2o82-负载其表面的量不均匀，所以，其催化活性降低。相比实施例7，实施例8的酯化转化率明显降低，一方面是因为高浓度的s2o82-不再渗进多元固体酸催化剂的孔道，造成其表面负载的s2o82-不均匀，另一方面过量的硫酸铵与氧化铁或者氧化铝发生化学反应，有其他副产物产生，所以，其催化活性降低。相比实施例6，对比例3的酯化转化率明显的降低，这可能缺少氧化铝作为基底，使1-scofe-10比表面很小，导致固体酸催化剂表面的s2o82-活性位点较低，因此，其催化活性也降低。2.2循环稳定性测定多元固体酸催化剂的循环稳定性测试的具体操作如下：将实施例6酯化反应结束的多元固体酸催化剂1-scofeal-7进行过滤、烘干；再参照实施例1中的步骤4，将该烘干后的固体酸催化剂1-scofeal-7再次合成月桂酸异辛酯，以检测该固体酸第2次的酯化效率。在第2次酯化反应结束后，再重复上述步骤，检测第3次和第4次的转化效率。测试结果如表2所示：表2循环次数转化率(％)198.5298.2397.8497.1相比1-scofeal-7的第1次酯化合成转化率，第2次和第3次的转化率结果均变化不大，说明该多元固体酸催化剂稳定性较好。相比前面的3次转化率，第4次的酯化合成转化率稍微的降低，可能是多元固体酸催化剂多次重复利用时，其表面的s2o82-会有一小部分流失，导致其酯化转化率降低。但总体上，所制备的多元固体酸催化剂相对较稳定。综上所述，当硝酸铁和硝酸钴的质量比为1:0.4、过硫酸铵溶液的浓度为1mol/l时，1-scofeal-7合成月桂酸异辛酯的酯化率达到98.5％，这是因为氧化铝作为载体，使氧化铁分散得更加均匀，致使其比表面积更大，酸活性位点更多，此外，少量的氧化钴也改变氧化铁的表面结构，使其调节氧化铁的酸性中心密度，并且氧化铁和氧化钴通过煅烧跟氧化铝形成稳固的异质结，有利于电子空穴对的传输与分离，增强正电荷周围的吸电子能力，使得多元固体酸催化剂的lewis酸性增强，提高其酯化转化率。但是，随着氧化钴的质量比的增加，氧化钴填堵了氧化铝的孔道，使其比表面积变小，降低了多元固体酸催化剂的酸活性，使其酯化转化率变低。另一方面，不同浓度的过硫酸铵也会影响多元固体酸催化剂的活性，随着过硫酸铵浓度的增加，多元固体酸催化剂的催化活性逐渐增加，但过硫酸铵浓度太高时，s2o82-不再渗进多元固体酸催化剂的孔道，导致s2o82-分布不均匀，而且，过量的s2o82-与氧化铁、氧化钴和氧化铝易发生化学反应，产生其他副产物；因此，过硫酸铵浓度控制在1mol/l最适宜。最后，通过多元固体酸催化剂的四次循环利用，证明本发明所制备的多元固体酸催化剂具有优异的稳定效果。尽管已描述了本发明实施例的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例做出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本发明实施例范围的所有变更和修改。以上对本发明所提供的技术方案进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。当前第1页1 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技术特征：1.一种多元固体酸催化剂，其特征在于，其以氧化铝为基底，通过煅烧在所述氧化铝的表面单载氧化铁纳米颗粒和氧化钴纳米颗粒，以形成复合材料coo/fe2o3/al2o3，再将所述复合材料coo/fe2o3/al2o3浸泡于过硫酸铵后，煅烧，即得多元固体酸催化剂s2o82-/coo/fe2o3/al2o3；
其中，所述氧化铝、氧化铁纳米颗粒和氧化钴纳米颗粒分别以一水软铝石、硝酸铁和硝酸钴为前驱体，且所述一水软铝石、硝酸铁和硝酸钴的质量比为1:1:0.1-0.7，所述过硫酸铵的浓度为0.5-2mol/l。
2.根据权利要求1所述的多元固体酸催化剂，其特征在于，所述硝酸铁和硝酸钴的质量比为1:0.4。
3.根据权利要求1所述的多元固体酸催化剂，其特征在于，所述过硫酸铵的浓度为1mol/l。
4.一种权利要求1-3任一项所述的多元固体酸催化剂的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤s1，一水软铝石的制备：以硫酸铝和尿素为前驱体、去离子水为溶剂、十六烷基三甲基溴化铵为表面活性剂，在反应釜高温反应得到所述一水软铝石；
步骤s2，复合材料的制备：采用超声仪器将所述一水软铝石均匀分散于去离子水和无水乙醇的混合溶液中，加入所述硝酸铁和硝酸钴，放置于水浴锅加热搅拌，使所述无水乙醇和去离子水完全蒸发，然后将其进行煅烧，降温后即得所述复合材料coo/fe2o3/al2o3；
步骤s3，多元固体酸催化剂的制备：将所述复合材料coo/fe2o3/al2o3浸泡于所述过硫酸铵溶液中，通过过滤、干燥、煅烧，即得所述多元固体酸催化剂s2o82-/coo/fe2o3/al2o3。
5.根据权利要求4所述的多元固体酸催化剂的制备方法，其特征在于，所述一水软铝石的具体制备步骤如下：
步骤s11，将所述硫酸铝、尿素和十六烷基三甲基溴化铵加入去离子水，通过充分搅拌、溶解，得到混合溶液；
步骤s12，将所述混合溶液装入反应釜，放置于烘箱高温反应，反应结束后冷却至室温，通过洗涤、过滤、干燥，即得所述一水软铝石。
6.根据权利要求5所述的多元固体酸催化剂的制备方法，其特征在于，所述硫酸铝为1mol、尿素为4mol、十六烷基三甲基溴化铵为0.01mol、以及去离子水为100ml；
所述步骤s11中，搅拌时间为20min；
所述步骤s12中，所述烘箱的反应温度为200℃、升温速率为2℃/min、反应时间为2h；所述干燥条件为：于60℃的烘箱中干燥4h。
7.根据权利要求4所述的多元固体酸催化剂的制备方法，其特征在于，所述步骤s2中，所述一水软铝石的质量为1g，硝酸铁和硝酸钴的质量比为1:0.1-0.7，去离子水为20ml，无水乙醇为80ml；
所述步骤s2中，所述水浴锅的温度为80℃；所述混合物放置于管式炉中煅烧3h，其中，所述管式炉第一段温度设置为350℃、升温速率为5℃/min，第二段温度设置为550℃、升温速率为2℃/min。
8.根据权利要求4所述的多元固体酸催化剂的制备方法，其特征在于，所述步骤s3中，所述浸泡时间为2h，并在温度为550℃的管式炉中进行煅烧。
9.一种权利要求1-3任一项所述的多元固体酸催化剂在合成月桂酸异辛酯中的应用，其特征在于，将所述多元固体酸催化剂s2o82-/coo/fe2o3/al2o3加入于月桂酸和异辛醇的混合液，经酯化反应，合成所述月桂酸异辛酯。
10.根据权利要求9所述的多元固体酸催化剂在合成月桂酸异辛酯中的应用，其特征在于，加入占总质量比为1％的所述多元固体酸催化剂。
技术总结本发明提供一种多元固体酸催化剂及其制备方法和应用，该多元固体酸催化剂以氧化铝为基底，然后通过煅烧在氧化铝的表面单载氧化铁纳米颗粒和氧化钴纳米颗粒，形成复合材料，接着将复合材料浸泡于过硫酸铵，最后再次通过煅烧得到多元固体酸催化剂S2O82‑/CoO/Fe2O3/Al2O3；氧化铝、氧化铁纳米颗粒和氧化钴纳米颗粒分别以一水软铝石、硝酸铁和硝酸钴为前驱体，一水软铝石、硝酸铁和硝酸钴的质量比为1:1:0.1‑0.7，过硫酸铵的浓度为0.5‑2mol/L。该多元固体酸催化剂具有比表面积大、多孔、酸性中心密度高、催化活性高、循环使用稳定性好的特点，且该催化剂能有效提高制备高级酯的转化率，尤其是月桂酸异辛酯。
技术研发人员：张天杰;赖少豪;周军;肖元成
受保护的技术使用者：佛山市三水区康立泰无机合成材料有限公司
技术研发日：2020.11.30
技术公布日：2021.03.12
