增塑剂是世界产量和消费量最大的塑料助剂之一,其中邻苯二甲酸酯类用途最广、用量最大,占据市场份额的绝大多数。但国外研究多质疑邻苯二甲酸酯类增塑剂的安全性。因此,柠檬酸三丁酯作为无毒增塑剂之一,受到人们关注。目前,传统的合成柠檬酸三丁酯的方法存在弊端,且不符合环境的要求,寻找一种环境友好的酯化催化剂尤为重要。硫酸锆用于合成直链脂肪酸酯的报道为合成柠檬酸三丁酯开辟了新的思路。本文采用直接浸渍法,以γ-Al2O3、HZSM-5、HY、HMS和MCM-41为载体制备了负载型硫酸锆催化剂,采用X射线衍射、紫外可见漫反射、扫描电镜、透射电镜、热重和吡啶-红外对所得催化剂进行表征。将负载型硫酸锆用于催化合成柠檬酸三丁酯的反应,研究了载体种类、硫酸锆负载量、焙烧温度等对催化剂催化性能的影响。结果表明,以HMS和MCM-41为载体制备的催化剂能够充分提高硫酸锆的利用率,在优化的反应条件下,以180℃焙烧的40 wt%Zr(SO4)2·4H2O／HMS为催化剂,酯化率和柠檬酸三丁酯的收率分别达到92.8%和92.3%。研究了40 wt%Zr(SO4)2·4H2O／HMS催化合成柠檬酸三丁酯的重复使用性能。采用氯甲烷等溶剂洗涤已用催化剂未能恢复其原有活性。采用吡啶红外、热重和电感耦合等离子发射仪分析催化剂使用前后的变化。结果表明,催化剂被产物严重吸附,导致覆盖部分活性中心；柠檬酸对锆离子的强络合作用使得催化剂中锆流失严重,导致丧失部分活性中心。