Wpływ struktury nośnika na właściwości katalityczne mezoporowatych krzemionek funkcjonalizowanych grupami arenosulfonowymi

Heterogeniczne katalizatory o właściwościach kwasowych otrzymano metodą impregnacji grup arenosulfonowych na powierzchni mezoporowatych krzemionek o zdecydowanie różniących się właściwościach strukturalnych. Nośniki krzemionkowe oraz otrzymane na ich bazie katalizatory scharakteryzowano za pomocą adsorpcji azotu w 77 K oraz transmisyjnej mikroskopii elektronowej. Wyznaczono kwasowość otrzymanych katalizatorów. Aktywność katalityczną badano w modelowej reakcji estryfikacji kwasu octowego butanolem. Mezostrukturalne pianki komórkowe (MCF), charakteryzujące się otwartą trójwymiarową strukturą piankową, wykazywały najlepszą aktywność katalityczną. Ich aktywność była większa niż aktywność heterogenicznych katalizatorów typu Amberlyst-15, Smopex-101 oraz H-ZSM-5 stosownych w przemysłowych procesach estryfikacji. Zdecydowanie najmniejszą aktywnością charakteryzowały się katalizatory o nieuporządkowanej strukturze otrzymane z wykorzystaniem MN-Kieselgelu jako nośnika grup -SO₃H. Potwierdzono znaczący wpływ struktury katalizatora na szybkość reakcji, związany z ułatwioną dyfuzją oraz zwiększoną dostępnością reagentów do centrów aktywnych katalizatora. Zaproponowano model kinetyczny reakcji estryfikacji.

---

Three mesoporous SiO₂ catalyst carriers were prepd. and functionalized by grafting arenosulfonic groups. The catalysts were used in esterification of AcOH with BuOH. The catalyst with the open 3D structure of mesoporous cellular foam exhibited the highest catalytic activity, while amorphous, disordered SO₂ gel-based catalyst was the worst. The kinetic model for the reaction was also proposed.