一种催化合成丙二醇醚的纳米碳点的制备方法及应用技术

本发明专利技术涉及化工催化技术领域，公开了一种催化合成丙二醇醚的纳米碳点的制备方法，其包括如下步骤：将丙氨酸、乙二胺和/或聚乙烯亚胺、以及离子液体溶于水中，得混合液，其中，所述丙氨酸、乙二胺和/或聚乙烯亚胺、以及离子液体的质量比为(1～4)：1：(0.01～0.5)，所述离子液体的阳离子为

Preparation and application of nano carbon dots for catalytic synthesis of propyl two alcohol ether

In the field of chemical catalytic technology, the invention discloses a preparation method of nanometer carbon point for synthesizing propylene two alcohol ether, which comprises the following steps: alanine, ethylenediamine and / or polyethyleneimine, and ionic liquids in water to obtain a mixture of propane, ethylenediamine and / or polyethyleneimine. The mass ratio of ionic liquid is (1~4):1: (0.01 ~ 0.5), and the cation of the ionic liquid is

【技术实现步骤摘要】
一种催化合成丙二醇醚的纳米碳点的制备方法及应用
本专利技术属于化工催化领域，具体涉及一种催化合成丙二醇醚的纳米碳点的制备方法及应用。
技术介绍
二元醇醚是环氧化合物的重要高附加值衍生物之一，是烯烃产业链的进一步延伸。由于醇醚化学结构上具有亲油性的共价醚键和亲水性的醇羟基，使其具备了良好的溶解性能，素有“万能溶剂”之称，被广泛用于油漆、涂料、染料、纺织品等行业中，同时也是燃料抗冻剂、洗涤剂、萃取剂和有机合成的重要中间体。尤其是丙二醇甲醚(PM)是一种性能优良的环保型绿色无毒溶剂，被列为世界化学工业发展新动向开发的精细化工重点溶剂主要品种之一，使其在环保溶剂领域中有着广阔的发展空间。二元醇醚的生产，以强碱NaOH为催化剂，普遍采用技术落后的釜式反应间歇法生产工艺，产品收率低，设备腐蚀严重，能耗高，工艺繁杂,严重限制醇醚生产规模。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题在于克服现有技术的缺陷，提供一种催化合成丙二醇醚的纳米碳点的制备方法及应用。本专利技术提供一种催化合成丙二醇醚的纳米碳点的制备方法，其包括如下步骤：将丙氨酸、乙二胺和/或聚乙烯亚胺、以及离子液体溶于水中，得混合液，其中，所述丙氨酸、乙二胺和/或聚乙烯亚胺、以及离子液体的质量比为(1～4)：1：(0.01～0.5)，所述离子液体的阳离子为R1、R2、R3、R4、R5、R6为相同或者不同的CnH2n+1，1≤n≤8，所述阴离子选自BF4-、PF6-、HCOO-、CH3COO-、C2H5COO-、HOCH2COO-、HSO4-、CH3SO3-、H2PO4-和(CH3O)2PO2-中的至少一种；将所述混合液置于密闭反应容器中，加热至180～240℃，保持6～24小时，冷却，产物干燥，获得所述催化合成丙二醇醚的纳米碳点。以及，本专利技术还提供上述催化合成丙二醇醚的纳米碳点的制备方法所获得的纳米碳点在催化醇和环氧丙烷制备丙二醇醚中的应用。本专利技术提供的催化合成丙二醇醚的纳米碳点的制备方法，所获得的纳米碳点，其尺寸小，比表面积大，流动性好，具有高活性、高选择性、易回收、能耗低、易分离等优点。离子液体的添加为丰富纳米碳点表面官能团提供了帮助，相对于常规碳点在催化性能上有所提高，同时，在催化醇醚反应上与现有的碱性固体催化剂相比，效率高，副产物少。此外，该类催化剂制备工艺简单，生产成本低，适合于工业化生产。附图说明图1是本专利技术实施例1获得的纳米碳点的TEM图。具体实施方式为了使本专利技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本专利技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。本专利技术实施例提供一种催化合成丙二醇醚的纳米碳点的制备方法，其包括如下步骤：将丙氨酸、乙二胺和/或聚乙烯亚胺、以及离子液体溶于水中，得混合液，其中，所述丙氨酸、乙二胺和/或聚乙烯亚胺、以及离子液体的质量比为(1～4)：1：(0.01～0.5)，所述离子液体的阳离子为R1、R2、R3、R4、R5、R6为相同或者不同的CnH2n+1，1≤n≤8；所述阴离子选自BF4-、PF6-、HCOO-、CH3COO-、C2H5COO-、HOCH2COO-、HSO4-、CH3SO3-、H2PO4-和(CH3O)2PO2-中的至少一种；将所述混合液置于密闭反应容器中，加热至180～240℃，保持6～24小时，冷却，产物干燥，获得所述催化合成丙二醇醚的纳米碳点。优选地，所述丙氨酸、乙二胺和/或聚乙烯亚胺、以及离子液体的质量比为(2～3)：1：(0.01～0.1)。具体地，所述离子液体的阴离子优选为HCOO-、CH3COO-、C2H5COO-、HOCH2COO-。离子液体可以提高纳米碳点表面的活性，提高丙二醇醚反应的效率。对将所述混合液置于密闭反应容器中，优选加热至200～220℃。所述冷却后，优选先透析去除有机物杂质再干燥。更优选地，所述聚乙烯亚胺的重均分质量为600～50000。以及，本专利技术还提供上述催化合成丙二醇醚的纳米碳点的制备方法所获得的纳米碳点在催化醇和环氧丙烷制备丙二醇醚中的应用。具体地，将环氧丙烷和醇送入反应器中与所述纳米碳点接触，密闭环境下加热至80℃～160℃，获得所述丙二醇醚。其中，所述纳米碳点和环氧丙烷的质量比为1：10～1000。优选地，所述环氧丙烷与醇的摩尔比为1：1～10，所述催化剂与环氧丙烷的质量比为1：50～500，反应时间为30～300min。压力通常为0.1～1MPa之间。更优选地，所述环氧丙烷与醇的摩尔比为1:3～5，所述催化剂与环氧丙烷的质量比为1：200～400。相对于现有催化剂，添加环氧丙烷质量的0.025％～0.5％便可以获得较高的丙二醇醚产率。所述醇为C1～C8醇中的任意一种。该纳米碳点相对于现有固体催化剂在环氧丙烷的转化率以及丙二醇醚的选择性上具有很大的提高，且可以重复利用，成本低。以下通过具体实施例来举例说明催化合成丙二醇醚的纳米碳点的制备方法及应用。下面实施例中的原料可分别根据现有方法直接制备而得，当然，在其它实施例中也可以直接从市场上购得，并不限于此。实施例1：2.67g丙氨酸溶解到30mL的超纯水中，然后在搅拌过程中加入0.8mL乙二胺、0.01g[Bmim][CH3COO]，然后将上述溶液转移到50mL高温反应釜中，加热到200℃。在反应6小时后，放到室温冷却，产物放入透析袋(1000MWCO)中，透析48h，冷冻干燥，获得所述纳米碳点。将环氧丙烷、甲醇和纳米碳点加入微波反应管中，环氧丙烷和甲醇的摩尔比为1：7，纳米碳点和环氧丙烷的质量比为1：300。在微波反应器中，加热到120℃，反应120min。将所得到的混合物取一部分进行离心，利用气相色谱法测定得到的液相混合物的组成，计算得出环氧丙烷的转化率为85％，丙二醇单甲醚的选择性为86％。实施例2：2.67g丙氨酸溶解到30mL的超纯水中，然后在搅拌过程中加入1g聚乙烯亚胺(重均分子量为800)、0.01g[N2221][C2H5COO]，然后将上述溶液转移到50mL高温反应釜中，加热到220℃。在反应6小时后，放到室温冷却，产物放入透析袋(1000MWCO)中，透析48h，冻干获得所述纳米碳点。将环氧丙烷、甲醇和纳米碳点加入微波反应管中，环氧丙烷和甲醇的摩尔比为1：5，纳米碳点和环氧丙烷的质量比为1：500。在微波反应器中，加热到120℃，反应120min。将所得到的混合物取一部分进行离心，利用气相色谱法测定得到的液相混合物的组成，计算得出环氧丙烷的转化率为88％，丙二醇单甲醚的选择性为89％。实施例3：2.4g丙氨酸溶解到30mL的超纯水中，然后在搅拌过程中加入1.5mL乙二胺、0.01g[Bmim][CH3COO]，然后将上述溶液转移到50mL高温反应釜中，加热到200℃。在反应6小时后，放到室温冷却，产物放入透析袋(1000MWCO)中，透析48h，冻干获得所述纳米碳点。将环氧丙烷、甲醇和纳米碳点加入微波反应管中，环氧丙烷和甲醇的摩尔比为1：10，纳米碳点和环氧丙烷的质量比为1：10。在微波反应器中，加热到120℃，反应120min。将所得到的混合物取一部分进行离心，利用气相色谱法测定得到的液相混合物的组成，计算得出环氧丙烷的转化率为90％本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种催化合成丙二醇醚的纳米碳点的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：将丙氨酸、乙二胺和/或聚乙烯亚胺、以及离子液体溶于水中，得混合液，其中，所述丙氨酸、乙二胺和/或聚乙烯亚胺、以及离子液体的质量比为(1～4)：1：(0.01～0.5)，所述离子液体的阳离子为

【技术特征摘要】
1.一种催化合成丙二醇醚的纳米碳点的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：将丙氨酸、乙二胺和/或聚乙烯亚胺、以及离子液体溶于水中，得混合液，其中，所述丙氨酸、乙二胺和/或聚乙烯亚胺、以及离子液体的质量比为(1～4)：1：(0.01～0.5)，所述离子液体的阳离子为或R1、R2、R3、R4、R5、R6为相同或者不同的CnH2n+1，1≤n≤8，所述阴离子选自BF4-、PF6-、HCOO-、CH3COO-、C2H5COO-、HOCH2COO-、HSO4-、CH3SO3-、H2PO4-和(CH3O)2PO2-中的至少一种；将所述混合液置于密闭反应容器中，加热至180～240℃，保持6～24小时，冷却，产物干燥，获得所述催化合成丙二醇醚的纳米碳点。2.如权利要求1所述的催化合成丙二醇醚的纳米碳点的制备方法，其特征在于，所述丙氨酸、乙二胺和/或聚乙烯亚胺、以及离子液体的质量比为(2～3)：1：(0.01～0.1)。3.如权利要求1所述的催化合成丙二醇醚的纳米碳点的制备方法，其特征在于，所述离子液体的阴离子为HCOO-、CH3COO-、C2H5COO-、HOCH2COO-中的至少一种。4.如权利...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘瑞霞，文博，唐红果，陈圣新，李英葳，张延强，
申请(专利权)人：中国科学院过程工程研究所，
类型：发明
国别省市：北京,11