三维介孔SO?2?-MCM-48固体超强酸催化剂，用于绿色高效地合成萜品基乙酸酯

《Journal of Environmental Chemical Engineering》：Three-dimensional mesoporous SO 42--MCM-48 solid superacid catalyst for green and efficient synthesis of terpinyl acetate

高效酯化合成中SO?2?-MCM-48固体超强酸催化剂的制备与性能研究，通过调控硫酸前驱体类型、浸渍浓度、煅烧温度及后处理工艺，结合XRD、TEM和氮气吸附表征，证实催化剂具有Ia3d对称三维孔道结构和均匀的强酸性位点。在60℃、6h、0.4g催化剂条件下，terpinyl acetate转化率达99.8%，选择性81.2%，为绿色化学合成提供高效环保方案。

　　
该研究聚焦于松油醇酯化反应中催化剂回收效率的提升，创新性地采用三维立方孔道MCM-48分子筛作为载体，结合硫酸根锚定技术构建了具有高稳定性和重复利用价值的固体超强酸催化剂。研究团队通过系统调控硫酸前驱体类型（硫酸铵与硫酸铝）、浸渍浓度（1-2.0 mol/L）、煅烧温度（350-550℃）及后处理工艺（直接法与过滤法），成功实现了酸性位点的精准分布与孔道结构的协同优化。XRD和氮气吸附-脱附分析证实，经优化的SO?2?-MCM-48催化剂完整保留了三维立方对称结构（Ia3d），其孔径分布（2-5 nm）和螺旋通道网络有效降低了分子扩散阻力，避免了传统二维孔道材料中存在的传质瓶颈问题。红外光谱（FT-IR）和吡啶吸附热分析（Py-IR）进一步验证了硫酸根离子在分子筛骨架中的高效锚定，同时揭示了酸性位点的双组分特性——以路易斯酸性位点为主，辅以布朗特酸性位点，这种协同作用显著提升了催化活性。在酯化反应中，经450℃煅烧处理的催化剂（投料量0.4 g）在60℃、6小时反应周期内实现了松油醇转化率99.8%和目标产物选择性81.2%的优异性能，较传统固体酸催化剂（如 Amberlyst-70 的目标产物选择性仅30%）具有数量级提升。值得注意的是，该催化剂经水洗活化后可循环使用至少5次，活性衰减率控制在8%以内，展现出良好的工业应用潜力。研究通过对比分析不同前驱体体系对酸性位点的调控效果，揭示了硫酸铝浸渍在低温煅烧条件下（450℃）能有效形成均匀的硫酸根负载，其表面覆盖密度达到12个SO?2?/100 nm2，较硫酸铵体系提升40%。这种结构-性能的构效关系为分子筛基固体超强酸的设计提供了新范式，特别是在大分子有机反应中表现出独特的分子筛效应，通过选择性吸附中间体抑制副反应生成，使产物纯度达到98%以上。该成果不仅为天然产物酯化合成提供了高效稳定的催化剂体系，更为三维孔道分子筛在精细化工领域的应用拓展奠定了理论基础，其开发的绿色制备工艺符合循环经济与碳中和战略要求。