介孔二氧化硅KIT-6负载氧化亚锡催化合成三羟甲基丙烷复合多元醇酯的绿色工艺研究

本研究针对传统均相酸催化剂在合成酯类润滑剂中存在的腐蚀性强、分离困难等问题，开发了疏水性氧化亚锡(SnO)负载介孔二氧化硅KIT-6的非均相催化剂(SnO/KIT-6)。通过沉积-沉淀法和后嫁接改性策略，实现了95.6%的羧酸转化率，揭示了Lewis酸性位点与SnO分散度的构效关系，为绿色合成高性能润滑剂提供了新思路。

　　

在全球润滑剂行业绿色转型的背景下，传统石油基润滑剂逐渐被生物可降解的合成酯类（SEs）取代。其中三羟甲基丙烷复合多元醇酯（CPE）因其可定制的分子结构，在风电齿轮箱、制冷压缩机等领域展现出巨大潜力。然而，现有均相酸催化剂如H₂SO₄和对甲苯磺酸（p-TSA）存在设备腐蚀、产物色度加深等缺陷，且难以回收利用。更棘手的是，CPE合成涉及长链异构脂肪族原料的强空间位阻效应，导致传质阻力大，亟需开发兼具高活性与疏水性的非均相催化剂。

中国石油大学（北京）的研究团队在《Microporous and Mesoporous Materials》发表研究，创新性地采用三维立方对称结构的介孔二氧化硅KIT-6（具有Ia3d空间群）为载体，通过沉积-沉淀法结合十二烷基三甲氧基硅烷（12-TMOS）疏水改性，构建了SnO/KIT-6催化剂体系。研究运用X射线衍射（XRD）、N₂吸附-脱附、吡啶吸附红外光谱等技术，系统考察了SnO负载量对催化剂结构性能的影响。

主要研究结果

1. XRD表征：小角XRD显示（211）和（220）晶面衍射峰证实KIT-6的有序介孔结构，宽角XRD中SnO特征峰强度随负载量增加而增强。
2. 酸性位点分析：吡啶-IR证明催化剂以Lewis酸为主，20%SnO/KIT-6的酸量达218 μmol/g，疏水改性后（S-SnO/KIT-6）接触角提升至132°。
3. 催化性能：在TMP与己二酸酯化反应中，S-20%SnO/KIT-6实现95.6%转化率，循环5次后仍保持89.3%活性，显著优于未改性样品。

结论与意义
该研究揭示了SnO分散度与Lewis酸强度的正相关性，三维贯通孔道结构有效缓解了大分子扩散限制。疏水层通过排斥生成水保护活性位点，解决了传统锡基催化剂易水合失活的难题。这项工作为设计"结构-活性-稳定性"协同优化的酯化催化剂提供了范式，推动润滑剂生产向绿色化工转型。论文首次报道了KIT-6负载SnO在CPE合成中的应用，其"介孔限域-表面功能化"双调控策略对开发其他大分子催化体系具有借鉴价值。