WO₃/ZrO₂型固体超强酸具有不腐蚀反应装置,环境友好,可在高温下重复使用等优点,近来一直受到国内外催化研究者的广泛关注。此类催化剂最大优点是酸强度较高和稳定性能好。与常用的固体酸催化剂相比,它弥补了后者在酸强度方面的不足,促使酸催化反应在相对较低的温度下进行,从而节省能耗,减少副反应。与SO₄^2-/ZrO₂固体超强酸相比,WO₃/ZrO₂催化剂虽然酸强度略低,但是在多相催化反应中,其热稳定性明显优于SO₄^2-/ZrO₂催化剂,在H₂、O₂和水蒸气氛围下活性组分不易流失,可重复利用,是一类很有应用潜力的新型绿色催化材料。近年来,随着环境保护要求的提高,人们迫切希望替代石油和化学工业中一些重要反应所使用的环境不友好催化剂,如:HF、H₂SO₄、H₃PO₄和AlCl₃等。WO₃/ZrO₂型固体超强酸催化剂不含卤素、无污染,具有制备简单、不腐蚀设备、热稳定性好、酸性较强、可重复使用等优点,极有可能成为这些环境不友好催化剂的替代品,创立一批无环境污染的清洁工艺。本论文从制备方法、第二组分掺杂两个方面入手对WO₃/ZrO₂固体超强酸进行研究,考察了催化剂的α-蒎烯异构化和正庚烷临氢异构化反应性能。论文的第三章采用浸渍法、浸渍回流法和共沉淀法合成了WO₃/ZrO₂催化剂。回流处理有利于稳定催化剂中ZrO₂四方晶相,抑制ZrO₂晶粒长大。在浸渍回流法制备的催化剂表面,ZrO₂稳定的畸变的WO₃纳米小颗粒最多。在α-蒎烯异构化反应中,浸渍回流系列催化剂的催化活性最好,这可能与催化剂具有较大的比表面积和较多的酸性中心有关,其中α-蒎烯异构化反应转化率最高的样品是IH-18WZ,90℃反应5小时的转化率达到76.2%,莰烯和柠檬烯的选择性为85.8%。共沉淀系列中活性最佳的样品为C-24WZ,转化率为64.6%,普通浸渍系列的最佳样品为I-15WZ,转化率为34.0%。IH-18WZ催化剂经过3次循环再生,转化率仍有68.6%,显示出较好的稳定性能。此外,我们通过有机碱选择性中毒酸性位和原位吡啶吸附红外等表征测试,直观地认识到B酸中心对α-蒎烯异构化反应起主要作用。而且WO₃/ZrO₂催化剂表面较弱的B酸中心即可催化伐α-蒎烯异构化反应。本论文的第四章通过共沉淀法制备了掺杂少量Ga₂O₃的Pt/WO₃/ZrO₂催化剂。WO₃含量为15 wt%,Ga/Zr比为0.02,载体的焙烧温度为800℃时,Pt/WO₃/Ga₂O₃-ZrO₂催化剂的异构化活性最高。在质量空速0.9 h^-1,反应温度200℃的反应条件下,该催化剂的正庚烷转化率为76.7%,选择性为93.9%,而且连续反应80小时后仍没有失活的迹象,表现出良好的工业应用前景。在Pt/WO₃/ZrO₂催化剂中加入少量Ga₂O₃能显著提高反应活性,在相当转化率水平下,异构化选择性也有所增加,这是由于B酸位增加,B酸/L酸比的改变和催化剂表面储存更多的H引起的。