题目：固体超强酸催化烷基化合成柴油馏分的研究

近年来随着化学工业的突飞猛进，环境和能源问题引起人们的极大关注。在资源节约利用及可持续发展的背景下，燃料的生产要求采用更清洁、更环保炼油工艺和催化剂技术对工业生产进行控制。柴油作为一种重要的燃料以其良好的燃烧效率广泛的应用于交通运输、农业机械等领域。随着我国国民经济的发展，特别是交通运输业与汽车工业的发展，柴油的需求量必将随之增大，柴油可替代品的研制已不容忽视。为此，本实验制备了一系列固体酸催化剂，进而探索性的研究了该类催化剂在常温常压下，空气气氛中催化低碳烷烃的偶联反应。对于该类固体酸催化剂的进一步开发应用具有一定的参考价值。本实验主要产品为C11-C28的直链烷烃，此外还含有少量支链烷烃、环烷烃和含氧化合物，产物类似于柴油馏分，这对于暂时缓解汽油相对过剩柴油不足的情况具有一定的参考意义；另外，这一方法不仅操作工艺简单而且产物无含硫和含氮化合物的排放，符合绿色化学的要求。
本文的第一部分对柴油的现状及研究进展、柴油的鉴定范围及性能指标、合成柴油的应用前景、以及固体超强酸的研究概况进行了文献综述。结合我国国情简单的分析了柴油的供需状况，并介绍了柴油的组成、鉴定范围及衡量柴油性能的重要指标。另外，对于固体超强酸催化剂的研究现状也做了详细的阐述，包括它的分类、酸中心模型、制备方法、酸强度表征、应用及目前存在的问题。
基于对绿色化学的认识以及文献中相关研究现状，本文的第二部分设计了实验方法、模拟制作了浆态床反应器，并对催化剂的制备方法、表征方法以及反应产物的分析方法做了详细的介绍。
第三部分则分别对不同催化剂催化低碳烷烃偶联反应进行了研究。其中有不同种类的固体超强酸催化剂、不同金属改性的铁系固体超强酸催化剂、不同方法制备的铁系固体超强酸催化剂液相催化低碳烷烃偶联反应。考察了催化剂种类、催化剂制备方法、改性剂等影响因素。为了便于对反应的控制，采用紫外分光光度计对反应进行跟踪；并采用扫描电子显微镜、红外光谱、X-射线衍射、X-射线光电子能谱对催化剂进行了表征，初步了解了催化剂性质及反应过程中价态的变化，丰富了实验数据，也论证了反应结果；采用气相色谱-质谱联用仪对最终产物的组成及结构做了分析，从数据结果发现，复合型固体超强酸催化剂较单一型固体超强酸催化剂催化效果好，改性铁系固体超强酸催化剂SO42-/Fe2O3-MoO3的催化效果较SO42-/Fe2O3-Sb2O3和SO42-/Fe2O3-ZnO2的效果好，经超声波处理的SO42-/Fe2O3-MoO3（US）催化剂比未处理的SO42-/Fe2O3-MoO3的催化效果好。在常温常压、空气气氛中，固体超强酸催化剂催化低碳烷烃偶联均得到主产物为C11-C28类似于柴油馏分的直链烷烃化合物。
此种研究方法及主要产物经查阅文献报道较少。该方法在室温条件下就能进行，反应条件温和，避免了其它由低碳链烷烃偶联为长碳链烷烃时需要的高温高压，操作更安全、工艺更简单，反应所需时间短，能耗低且清洁无污染。另外，该研究方法制备的类柴油馏分无硫无氮，不失为一种绿色环保型液体燃料。