一种负载型磷钨酸催化剂及其制备方法和应用以及环己酮丙三醇缩酮的制备方法技术

本发明专利技术公开了一种负载型磷钨酸催化剂及其制备方法和应用以及环己酮丙三醇缩酮的制备方法，其中，该催化剂含有球形凹凸棒石粘土矿物复合载体以及负载在所述球形凹凸棒石粘土矿物复合载体上的磷钨酸，且以该催化剂的总重量为基准，所述磷钨酸的含量为1-50重量%，所述复合载体的含量为50-99重量%；所述复合载体的平均粒子直径为20-50微米，比表面积为560-600平方米/克，孔体积为0.5-1.5毫升/克，最可几孔径为9-15纳米。应用这种催化剂来催化环己酮和丙三醇的缩酮反应时，副反应少也不对设备产生腐蚀，同时转化率提高，并且本发明专利技术的负载型磷钨酸催化剂可以经过回收而反复使用，后处理工艺简单。

【技术实现步骤摘要】
一种负载型磷钨酸催化剂及其制备方法和应用以及环己酮 丙三醇缩酮的制备方法
本专利技术涉及一种负载型磷钨酸催化剂及其制备方法，还涉及使用该负载型磷钨酸 催化剂在缩酮合成反应中的应用，以及环己酮丙三醇缩酮的制备方法。
技术介绍
1992 年 Mobile 公司合成出介孔材料（Beck J S, Vartuli J C, Roth W J, et al. J. Am. Chem. Soc.，1992, 114(27) :10834-10843),该介孔材料具有高的比表面，规整的孔 道结构以及窄的孔径分布，使得介孔材料在催化、分离、医药等领域的应用得到了很大的关 注；1998年赵东元等人合成出一种新型材料-介孔材料SBA-15 (D. Y. Zhao, J. L. Feng，Q. S. Huo, et al Science279 (1998) 548-550)，该材料具有高度有序的立方单晶介孔材料孔径 (6-30nm)、孔体积大（1. 0cm3/g)、较厚的孔壁（4-6nm)保持的高机械强度以及良好的催化吸 附性能；赵东元、余承忠、余永豪专利技术一种介孔分子筛载体材料的制备方法（CN1341553A)， 该介孔材料作为多相反应催化剂载体，容易实现催化剂与产物的分离（Wight，A. P. ; Davis, Μ. E. Chem. Rev. 2002, 102, 3589 ；De Vos, D. E. ; Dams, M. ; Sels, B. F. ; Jacobs, P. A. Chem. Rev. 2002, 102, 3615.)。 凹凸棒石粘土 (简称凹土）是一种含水镁铝硅酸盐晶体矿物，其基本结构单元为两 层硅氧四面体夹一层镁氧八面体组成的单元层，在每个2 :1层中，四面体片角顶隔一定距 离方向颠倒而形成层链状结构，在四面体条带间形成与c轴方向平行的孔道，具有独特的 层链状晶体结构和多孔的晶体形态。凹土具有很高的比表面积、吸附性能、催化作用、流变 性和耐热性，能够应用于工业印染废水处理、除臭剂、助滤剂、净化剂、脱色剂、胶体泥浆、触 变剂和粘结剂等领域。由于凹土表面积积大，晶体结构中具有特殊通道，存在大量活化中 心，具有有机反应中正碳离子化作用、酸碱协同催化作用和分子筛的择形催化裂解作用。 常规的有序介孔材料SBA-15微观形貌为棒状，与微观形貌为球形的材料相比其 本身流动性较差，且其大的比表面积和高的孔容致使其具有较强的吸水、吸潮能力，这将进 一步加剧棒状有序介孔材料的团聚，给棒状有序介孔材料的存储、输运、后加工及应用带来 不便。而微球的几何外形在减少粉体的团聚，改善其流动性等方面有明显的优势。因此，如 能把微球、有序介孔材料和凹凸棒石粘土矿物的优点结合起来，既能保留有序介孔材料的 高比表面积、大孔容、孔径大且分布窄的特点，又可减少有序介孔材料的团聚，增加其流动 性，同时由于廉价的天然粘土矿物材料的引入，降低了材料的造价，这将为有序介孔材料的 应用提供更好的平台，并拓展有序介孔材料的应用领域。 随着化学工业的迅速发展，对缩酮品种及需求量不断增加。缩酮是一类可用于有 机化合物的羰基保护或制药工业的中间体，甚至用作特殊反应溶剂。缩酮的合成一般是在 强酸催化下，由酮与醇类合成的，所用的催化剂有硫酸、磷酸、氯化氢气体、对甲基苯磺酸， 其优点是催化剂价廉易得。但是，反应结束后催化剂与产物的分离需进行中和和水洗等过 程，不仅工艺复杂还产生废水污染环境，随着人民生活水平的提高，对环境保护提出了越来 越高地要求；并且质子酸对设备具有较强的腐蚀作用。 因此，开发出一种新型的用于合成缩酮的催化剂成为迫切需要解决的问题。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服现有用于催化合成缩酮的催化剂存在的对设备腐蚀严重、 副反应多、工艺复杂等缺点，提供一种新型的用于合成缩酮的催化剂以及环己酮丙三醇缩 酮的制备方法。 本专利技术提供了一种负载型磷钨酸催化剂，其中，该催化剂含有球形凹凸棒石粘土 矿物复合载体以及负载在所述球形凹凸棒石粘土矿物复合载体上的磷钨酸，且以该催化剂 的总重量为基准，所述磷钨酸的含量为1-50重量％，所述球形凹凸棒石粘土矿物复合载体 的含量为50-99重量％ ;所述球形凹凸棒石粘土矿物复合载体的平均粒子直径为20-50微 米，比表面积为560-600平方米/克，孔体积为0. 5-1. 5毫升/克，最可几孔径为9-15纳米。 本专利技术还提供了一种负载型磷钨酸催化剂的制备方法，其中，该方法包括：将所述 球形凹凸棒石粘土矿物复合载体与磷钨酸在去离子水存在下配制成浆体后进行喷雾干燥， 使磷钨酸负载在所述球形凹凸棒石粘土矿物复合载体上，以所述球形凹凸棒石粘土矿物复 合载体与磷鹤酸的总重量为基准，所述磷鹤酸的用量为1-50重量％,所述球形凹凸棒石粘 土矿物复合载体的用量为50-99重量％ ;所述球形凹凸棒石粘土矿物复合载体的平均粒子 直径为20-50微米，比表面积为560-600平方米/克，孔体积为0. 5-1. 5毫升/克，最可几 孔径为9-15纳米。 此外，本专利技术还提供了所述催化剂在缩酮反应中的应用。 还有，本专利技术还提供了一种环己酮丙三醇缩酮的制备方法，其中，该方法包括：在 催化剂的存在下，在缩酮反应的条件下，使环己酮和丙三醇接触，以得到缩酮，其中，所述催 化剂为本专利技术提供的负载型磷钨酸催化剂。 本专利技术中，通过喷雾干燥法将磷钨酸负载于特定的球形凹凸棒石粘土矿物复合 载体上，且使用这种催化剂来催化环己酮和丙三醇的反应时，催化剂可以经过回收而反复 使用，并且本专利技术提供的负载型磷钨酸催化剂具有能够减少副反应、提高转化率、不腐蚀设 备、后处理工艺简单以及有利于环保等优点。 【附图说明】 图1是X-射线衍射图谱，其中，a为球形凹凸棒石粘土矿物复合载体（MBQGJAT) 的XRD谱图、b为通过喷雾干燥法负载磷钨酸的球形凹凸棒石粘土矿物复合载体 (MBQGJAT-HPA-1)的XRD谱图，横坐标为2 Θ，纵坐标为强度； 图2A是球形凹凸棒石粘土矿物复合载体（MBQGJAT)的微观形貌的SEM扫描电镜 图； 图2B是球形凹凸棒石粘土矿物复合载体（MBQGJAT)的放大倍数的微观形貌的SEM 扫描电镜图； 图3是通过喷雾干燥法负载磷钨酸的球形凹凸棒石粘土矿物复合载体 (MBQGJAT-HPA-1)的微观形貌的SEM扫描电镜图。 【具体实施方式】 本专利技术提供了一种负载型磷钨酸催化剂，其中，该催化剂含有球形凹凸棒石粘土 矿物复合载体以及负载在所述球形凹凸棒石粘土矿物复合载体上的磷钨酸，且以该催化 剂的总重量为基准，所述磷钨酸的含量为1-50重量％，所述球形凹凸棒石粘土矿物复合载 体的含量为50-99重量％ ;更优选情况下，以所述催化剂的总重量为基准，所述磷钨酸的含 量为5-45重量％，所述球形凹凸棒石粘土矿物复合载体的含量为55-95重量％ ;所述球形 凹凸棒石粘土矿物复合载体的平均粒子直径为20-50微米，优选为20-40微米；比表面积 为560-600平方米/克，优选为580-600平方米/克，更优选为590平方米/克；孔体积为 0. 5-1. 5毫本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种负载型磷钨酸催化剂，其特征在于，该催化剂含有球形凹凸棒石粘土矿物复合载体以及负载在所述球形凹凸棒石粘土矿物复合载体上的磷钨酸，且以该催化剂的总重量为基准，所述磷钨酸的含量为1‑50重量%，所述球形凹凸棒石粘土矿物复合载体的含量为50‑99重量%；所述球形凹凸棒石粘土矿物复合载体的平均粒子直径为20‑50微米，比表面积为560‑600平方米/克，孔体积为0.5‑1.5毫升/克，最可几孔径为9‑15纳米。

【技术特征摘要】
1. 一种负载型磷钨酸催化剂，其特征在于，该催化剂含有球形凹凸棒石粘土矿物复合 载体以及负载在所述球形凹凸棒石粘土矿物复合载体上的磷钨酸，且以该催化剂的总重量 为基准，所述磷鹤酸的含量为1-50重量％，所述球形凹凸棒石粘土矿物复合载体的含量为 50-99重量％ ;所述球形凹凸棒石粘土矿物复合载体的平均粒子直径为20-50微米，比表面 积为560-600平方米/克，孔体积为0. 5-1. 5毫升/克，最可几孔径为9-15纳米。2. 根据权利要求1所述的负载型磷钨酸催化剂，其中，以该催化剂的总重量为基准， 所述磷鹤酸的含量为5-45重量％，所述球形凹凸棒石粘土矿物复合载体的含量为55-95 重量％ ;所述球形凹凸棒石粘土矿物复合载体的平均粒子直径为20-40微米，比表面积为 580-600平方米/克，孔体积为0. 8-1. 3毫升/克，最可几孔径为9-12纳米。3. 根据权利要求1所述的负载型磷钨酸催化剂，其中，所述负载型磷钨酸催化剂的平 均粒子直径为20-50微米，比表面积为350-440平方米/克，孔体积为0. 1-1毫升/克，最 可几孔径为9-15纳米。4. 根据权利要求1或3所述的负载型磷钨酸催化剂，其中，所述球形凹凸棒石粘土矿物 复合载体的制备包括下述步骤：（1)在模板剂、三甲基戊烷和乙醇的存在下，将四甲氧基硅 烷与酸性水溶液进行第一次接触，并将第一次接触后所得混合物晶化、洗涤、抽滤；（2)将 水玻璃与无机酸进行第二次接触，并将第二次接触后所得混合物洗涤、抽滤；（3)将由（1) 制备的介孔二氧化硅滤饼与由（2)制备的硅胶滤饼以及凹凸棒石粘土矿物一起球磨；（4) 将由（3)得到的固体粉末在去离子水存在下配制成浆体后进行喷雾干燥；（5)将由（4)所得 喷雾干燥后产物加热，脱除模板剂。5. 根据权利要求4所述的负载型磷钨酸催化剂，其中，所述模板剂为聚丙三醇-聚乙 二醇-聚丙三醇；所述酸性水溶液为乙酸和乙酸钠的缓冲溶液，且所述缓冲溶液的pH值为 1-6 ;所述第一次接触的温度为10_60°C，时间为10-72小时；晶化温度为30-150°C，晶化时 间为10-72小时。6. 根据权利要求4所述的负载型磷钨酸催化剂，其中，所述第二次接触的温度为 10-60°C，时间为1-5小时；所述无机酸为硫酸、硝酸和盐酸中的一种或多种，且所述无机酸 的pH值为2-4。7. 根据权利要求4所述的负载型磷钨酸催化剂，其中，所述球磨的条件包括：磨球的直 径为2-3mm，转速为300-500r/min，球磨罐内温度为15-KKTC，时间为0. 1-100小时；所述 喷雾干燥的条件包括：温度为25-60°C，转速为10000-15000r/min ;所述脱除模板剂的温度 为300-600°C，时间为10-80小时。8. 根据权利要求4所述的负载型磷钨酸催化剂，其中，聚丙三醇-聚乙二醇-聚丙 三醇：乙醇：酸性水溶液：三甲基戊烷：四甲氧基硅烷的摩尔比为1 :100-500 :150-900 : 200-500 :50-200 ;水玻璃：无机酸的重量比为3-6 :1。9. 一种负载型磷钨酸催化剂的制备方法，其中，该方法包括：将所述球形凹凸棒石粘 土矿物复合载体与磷钨酸在去离子水存在下配制成浆体后进行喷雾干燥，使磷钨酸负载在 所述球形凹凸棒石粘土矿物复合载体上；以所述球形凹凸棒石粘土矿物复合载体与磷钨酸 的总重量为基准，所述磷钨酸的用量为1-50重量％，...

【专利技术属性】
技术研发人员：亢宇，张明森，王洪涛，
申请(专利权)人：中国石油化工股份有限公司，中国石油化工股份有限公司北京化工研究院，
类型：发明
国别省市：北京;11