硫酸钛的相关介绍

背景及概述^[1,2]

硫酸钛是半透明无定形块状结晶。易吸湿。呈强酸性。溶于稀硫酸和水，水溶液极易水解。相对密度 1.47。商品可能为9水、8水混合物。硫酸钛催化剂催化活性高，用量小，反应时间短，后处理简单，对设备几乎无腐蚀，污染小，可重复使用，并且硫酸钛来源广泛，性质稳定，为工业化生产乙酸正戊酯开辟了一条新的途径本文采用硫酸钛为催化剂，可以以冰乙酸和正戊醇为原料合成了乙酸正戊酯。

硫酸钛分解

将硫酸钛焙烧,使其部分分解,目的在于既保持原有的活性结构,又消除吸湿性,提高稳定性。用吸附吡啶的IR 谱表征其表面的酸性质,用环己酮与1 ,22丙二醇的反应和丁二酸二丁酯的合成来考察其酸催化性能。测定催化剂吸附吡啶的红外光谱,考察催化剂表面的酸性质。催化缩酮化反应活性测定:将一定摩尔比的酮、醇、催化剂和带水剂甲苯加入反应瓶中,加热回流分水,至无水分出时,停止反应。反应混合物经水洗、干燥,蒸馏收集沸点处的馏分,气相色谱测含量,计算产率。催化酯化活性测定:将一定摩尔比的酸、醇和催化剂加入反应瓶中,一定温度下加热回流分水,至无水分出时,取样测定混合物的酸值,根据酸值的变化计算转化率 。

硫酸钛的催化活性^[3]

催化剂表面酸性分析:利用催化剂表面吸附的吡啶作探针,测定其IR谱图,可知其表面酸性质。一般情况下,IR谱图中1450cm-1附近的吸收峰为Lewis酸点的特征吸收峰,1540cm-1附近的吸收峰为Brênsted酸点的特征峰,L酸和B酸均可产生1490cm-1处的吸收峰。3种催化剂在1538cm-1处有中强吸收峰,另外在1487cm-1处均有吸收峰,2峰面积基本相当,在1450cm-1附近未见明显吸收峰,可见该类催化剂表面存在单纯的Brênsted酸中心。而且随着焙烧温度的升高,1487和1538cm-1处的峰强度均相应减弱。

硫酸钛催化合成乙酸正戊酯^[1]

硫酸钛为催化剂，通过乙酸和正戊醇反应合成了乙酸正戊酯，并探讨了诸因素对产率的影响实验表明，硫酸钛具有良好的催化活性，并得到反应条件:醇酸摩尔比1．31，催化剂用量占反应物料总量的1．0%，反应时间60min，反应温度为113℃左右，产率可达89．11%。

催化剂用量对产率的影响  在确定醇酸摩尔比(1.3:1)基础上，通过改变催化剂用量，回流反应60min，然后取样分析，考察催化剂用量对产率的影响，结果见表1。

表1  催化剂用量对产率的影响

由表1可见，当硫酸钛用量低反应物料总量的1.0%时，乙酸乙酸正戊酯的收率随着催化剂的增加而增加，当加入的催化剂用量高于反应物料总量的1.0%时，增加催化剂用量产率有所降低，因此本实验选取催化剂用量为反应物料总量的1.0%时反应效果。

反应温度对酯化反应的影响  在确定醇酸摩尔比﹑催化剂用量基础上，加热到113℃左右时，正戊醇的带水现象很明显，反应速度很快因此，该酯化反应温度以113℃左右为宜．反应时间对产率的影响  在确定醇酸摩尔比，催化剂用量及反应温度基础上，考察反应时间对产率的影响，结果见表2。

表2 反应时间对产率的影响

从表2数据及反应分水情况可知:随着反应时间的加长，产率增加，当反应进行到60min时，反应基本完成，再延长反应时间，副反应增多，产率反而下降所以，本实验选择酯化时间60min为宜．

催化剂重复使用情况  催化剂硫酸钛不溶于有机反应体系，酯化反应结束后，过滤反应液就分离得到催化剂，催化剂适当处理，就可重复使用为了考察催化剂的重复使用效果，待次反应结束后，分离出催化剂，用正戊醇小心洗涤2次，过滤晾干，重新作为催化剂使用按上述方法继续重复反应，结果见表3。

表3催化剂重复使用情况

由表4 可以得知: 催化剂多次使用后乙酸正戊酯产率仍然很高，证明了硫酸钛是合成乙酸正戊醋的高效催化剂。

综上所述，硫酸钛对合成乙酸正戊酯具有良好的催化活性，用量小，酯化时间短，产率和酯纯度较高;催化剂与反应体系又易于分离，无废酸排放，工艺流程简单，可重复使用，具有良好的应用前景硫酸钛催化合成乙酸正戊酯的条件为:醇酸摩尔比1.3：1，催化剂用量占反应物料总量的1．0%，反应时间60min，反应温度113℃左右，产率可达89．11%。

硫酸钛水解法制备偏钛酸粉体^[4]

过硫酸钛水解法制备偏钛酸粉体，采用控制变量法研究各因素对硫酸钛溶，液水解过程的影响，水解产物为偏钛酸，呈球状，结果表明，其他条件恒定时，升高水解，温度，延长水解时间，降低溶液原始浓度均可起到提高水解率的作用，各因素对水解率，的影响程度大小依次为，温度＞水解时间＞溶液原始浓度。

参考文献

[1]   乐毅成，董镜华．硫酸钛催化合成乙酸正戊酯[J]．广州化工，2011，39（16）：95-96．

[2]   李彬，冯书晓，章亚东．硫酸钛催化合成乙二醇乙醚乙酸酯[J]．精细化工，2014，31（06）：792-795．

[3]   李长智．硫酸钛催化合成乙酸乙酯的探究[J]．绵阳师范学院学报，2010，29（02）：53-56．

[4]   欧昌锐，刘联平，杨宛霖，等．硫酸钛水解法制备偏钛酸粉体[J]．沈阳理工大学学报，2018，37（04）：49-52+91．