一种纳米固体强碱催化材料K2[(OH)F4B3O3]的制备方法技术

本发明专利技术涉及纳米材料制备领域，旨在提供一种纳米固体强碱催化材料K2[(OH)F4B3O3]的制备方法。包括以下步骤：将氟化钾、硼酸、氟硼酸钾、四硼酸钾、去离子水搅拌混合后，加入OP‑10、鲸蜡醇、液体石蜡混合、乳化；加入水热釜升温至110～120℃进行水热处理；水热处理，得到乳化混合液；破乳、离心分离，所得粉体清洗、烘干，即得到纳米固体强碱催化材料。本发明专利技术产品是一种复合氧化物材料，具有较高的碱强度，且水溶性极小，水中电离的F

Preparation of a Nano-solid Strong Base Catalytic Material K2[(OH)F4B3O3]

The invention relates to the field of preparation of nanometer materials, aiming at providing a preparation method of nanometer solid strong base catalytic material K2 [(OH) F4B3O3]. It includes the following steps: mixing potassium fluoride, boric acid, potassium fluoroborate, potassium tetraborate and deionized water, mixing and emulsifying OP_10, cetachiol and liquid paraffin; adding hydrothermal kettle to heat up to 110-120 C for hydrothermal treatment; hydrothermal treatment to obtain emulsified mixture; demulsifying, centrifugal separation, cleaning and drying of the powder obtained, that is, obtaining nano solid alkali catalytic material. Material. The product of the invention is a composite oxide material with high alkali strength, low water solubility and ionized F in water.

【技术实现步骤摘要】
一种纳米固体强碱催化材料K2[(OH)F4B3O3]的制备方法
本专利技术涉及纳米材料制备领域，具体涉及纳米固体强碱催化材料K2[(OH)F4B3O3]的制备方法。
技术介绍
固体碱指的是表面具有给出电子对或者接受质子倾向的物质，而固体强碱则是在固体碱的基础上进一步限定其碱强度在26以上的材料。固体强碱可在温和条件下催化某些在温和条件下难以进行或产率极低的反应，如Michael加成、Witting反应以及Knoevenagel缩合反应等。此外，固体强碱作为催化剂时还具有产物与催化剂容易分离、可连续反应获得产品以及对反应设备腐蚀性小的优点。目前现代工业生产中所用固体强碱主要是KF/Al2O3，但KF具有较高的毒性且具有极好的水溶性，很容易进入环境水体中造成较大的危害，因此，亟需开发可替代KF/Al2O3的环保型固体强碱催化剂。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是，克服现有技术中的不足，提供一种纳米固体强碱催化材料K2[(OH)F4B3O3]的制备方法。为解决技术问题，本专利技术的解决方案是：提供一种纳米固体强碱催化材料K2[(OH)F4B3O3]的制备方法，包括以下步骤：(1)将氟化钾、硼酸、氟硼酸钾、四硼酸钾加入去离子水中，搅拌15～30分钟，得到混合物一；氟化钾、硼酸、氟硼酸钾、四硼酸钾的摩尔比为2～4∶2～4∶5～7∶4～6，其质量之和与去离子水的质量比为20％～40％；(2)将OP-10、鲸蜡醇、液体石蜡均匀混合后加入混合物一中，采用分散机以8000-20000转/分钟的速度乳化1～3小时，得到乳化混合液一；OP-10、鲸蜡醇、液体石蜡的质量比为2～4∶10～20∶40～60，其质量之和与混合物一的质量之比为30％～50％；(3)将乳化混合液一加入水热釜中，密封后升温至110～120℃并保温，进行水热处理；水热处理6～12小时后降温至室温，得到乳化混合液二；(4)向乳化混合液二中加入3倍质量的丙酮进行破乳，然后离心分离；所得粉体用无水乙醇清洗5～7次，烘干，即得到纳米固体强碱催化材料K2[(OH)F4B3O3]。本专利技术中，所述步骤(3)中，在升温、保温和降温过程中始终保持搅拌，以保证水热处理过程中乳化混合液的均匀性。本专利技术中，所述纳米固体强碱催化材料K2[(OH)F4B3O3]的粉体粒径在10～80纳米之间，碱强度在30～36之间。与现有技术相比，本专利技术具有以下有益效果：1、本专利技术制备的K2[(OH)F4B3O3]是一种复合氧化物材料，具有较高的碱强度，且水溶性极小，水中电离的F-浓度极低，不易对环境水体造成污染。因此，是较好的替代KF/Al2O3的环保型催化材料。2、本专利技术中K2[(OH)F4B3O3]粉体的粒径在10～80纳米之间，碱强度在30～36之间，可实现对Micheal加成反应的高效催化，产物产率可达90％以上。3、由于K2[(OH)F4B3O3]材料本身所具有的多功能特性，亦可应用于钎焊、隔热及金属防腐蚀等领域，在其他的工业领域同样具有很好的应用前景。例如：(1)由于K2[(OH)F4B3O3]高温熔融条件下可离子化释放出F-，从而溶解金属表面氧化膜，可作为钎剂用于银、铜等金属及其合金的钎焊中。(2)由于K2[(OH)F4B3O3]是一种多元素复合氧化物材料，配合不同种类原子间形成的不同共振频率的键合，从而具有了较宽频率的红外辐射及较强的红外辐射能力，因此可作为高红外辐射填料用于隔热涂料中。(3)由于K2[(OH)F4B3O3]对氧具有很强的亲和力，因此，在常温下添加K2[(OH)F4B3O3]的防腐蚀涂料，对易氧化腐蚀的合金材料具有很好的保护作用。具体实施方式下面结合具体实施例对本专利技术进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本专利技术，但不以任何形式限制本专利技术。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本专利技术构思的前提下，还可以做出若干变形和改进。这些都属于本专利技术的保护范围。实施例11、用纳米固体强碱催化材料K2[(OH)F4B3O3]的制备：(1)将氟化钾、硼酸、氟硼酸钾、四硼酸钾以摩尔比2∶2∶5∶4加入去离子水中搅拌15分钟得到混合物一，氟化钾、硼酸、氟硼酸钾、四硼酸钾混合物质量与去离子水质量比为20％。(2)将OP-10、鲸蜡醇、液体石蜡以质量比2∶10∶40均匀混合后，加入步骤(1)所得混合物一中，OP-10、鲸蜡醇、液体石蜡质量与混合物一质量之比为30％，采用高速分散机以8000转/分钟的速度乳化1小时，得到乳化混合液一。(3)将步骤(2)所得乳化混合液一加入水热釜中，密封，升温至110℃，进行水热处理，水热处理时间6小时，得到经过水热处理的产物乳化混合液二，升温过程、保温过程以及降温过程中均需进行搅拌以保证水热处理过程中乳化混合液的均匀性。(4)向步骤(3)中经过水热处理的乳化混合液二中加入3倍质量的丙酮进行破乳，离心分离所得粉体，并用无水乙醇清洗5次，烘干后即得到纳米固体强碱催化材料K2[(OH)F4B3O3]。所得粉体粒径在10～45纳米之间，碱强度为36。2、采用催化材料催化β-二乙胺基丙酸甲酯合成的产率测试实验：在三口烧瓶中加入17.3ml(0.2mol)丙烯酸甲酯及20ml甲醇，再加入0.02mol的纳米固体强碱催化材料K2[(OH)F4B3O3]，在室温下搅拌，缓慢逐滴滴加52ml(0.5mol)乙二胺，滴加完成后搅拌反应1小时。过滤反应混合物，滤渣采用甲醇洗涤两次，合并滤液与洗涤液，减压蒸馏收集43℃/6mmHg的馏分，得到无色油状液体即为β-二乙胺基丙酸甲酯，产率为96％实施例21、纳米固体强碱催化材料K2[(OH)F4B3O3]的制备：(1)将氟化钾、硼酸、氟硼酸钾、四硼酸钾以摩尔比4∶4∶7∶6加入去离子水中搅拌30分钟得到混合物一，氟化钾、硼酸、氟硼酸钾、四硼酸钾混合物质量与去离子水质量比为40％。(2)将OP-10、鲸蜡醇、液体石蜡以质量比4∶20∶60均匀混合后，加入步骤(1)所得混合物一中，OP-10、鲸蜡醇、液体石蜡质量与混合物一质量之比为50％，采用高速分散机以20000转/分钟的速度乳化3小时，得到乳化混合液一。(3)将步骤(2)所得乳化混合液一加入水热釜中，密封，升温至120℃，进行水热处理，水热处理时间12小时，得到经过水热处理的产物乳化混合液二，升温过程、保温过程以及降温过程中均需进行搅拌以保证水热处理过程中乳化混合液的均匀性。(4)向步骤(3)中经过水热处理的乳化混合液二中加入3倍质量的丙酮进行破乳，离心分离所得粉体，并用无水乙醇清洗7次，烘干后即得到纳米固体强碱催化材料K2[(OH)F4B3O3]。所得粉体粒径在45～80纳米之间，碱强度为30。2、采用催化材料催化β-二乙胺基丙酸甲酯合成的产率测试实验：在三口烧瓶中加入17.3ml(0.2mol)丙烯酸甲酯及20ml甲醇，再加入0.02mol的纳米固体强碱催化材料K2[(OH)F4B3O3]，在室温下搅拌，缓慢逐滴滴加52ml(0.5mol)乙二胺，滴加完成后搅拌反应1小时。过滤反应混合物，滤渣采用甲醇洗涤两次，合并滤液与洗涤液，减压蒸馏收集43℃/6mmHg的馏分，得到无色油状液体即为β-二乙胺基丙酸甲酯，产率为89％实施例31、纳米固体强碱本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种纳米固体强碱催化材料K2[(OH)F4B3O3]的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)将氟化钾、硼酸、氟硼酸钾、四硼酸钾加入去离子水中，搅拌15～30分钟，得到混合物一；氟化钾、硼酸、氟硼酸钾、四硼酸钾的摩尔比为2～4∶2～4∶5～7∶4～6，其质量之和与去离子水的质量比为20％～40％；(2)将OP‑10、鲸蜡醇、液体石蜡均匀混合后加入混合物一中，采用分散机以8000～20000转/分钟的速度乳化1～3小时，得到乳化混合液一；OP‑10、鲸蜡醇、液体石蜡的质量比为2～4∶10～20∶40～60，其质量之和与混合物一的质量之比为30％～50％；(3)将乳化混合液一加入水热釜中，密封后升温至110～120℃并保温，进行水热处理；水热处理6～12小时后降温至室温，得到乳化混合液二；(4)向乳化混合液二中加入3倍质量的丙酮进行破乳，然后离心分离；所得粉体用无水乙醇清洗5～7次，烘干，即得到纳米固体强碱催化材料K2[(OH)F4B3O3]。

【技术特征摘要】
1.一种纳米固体强碱催化材料K2[(OH)F4B3O3]的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)将氟化钾、硼酸、氟硼酸钾、四硼酸钾加入去离子水中，搅拌15～30分钟，得到混合物一；氟化钾、硼酸、氟硼酸钾、四硼酸钾的摩尔比为2～4∶2～4∶5～7∶4～6，其质量之和与去离子水的质量比为20％～40％；(2)将OP-10、鲸蜡醇、液体石蜡均匀混合后加入混合物一中，采用分散机以8000～20000转/分钟的速度乳化1～3小时，得到乳化混合液一；OP-10、鲸蜡醇、液体石蜡的质量比为2～4∶10～20∶40～60，其质量之和与混合物一的质量之比为30％～50％；(3)将...

【专利技术属性】
技术研发人员：张玲洁，蔡伟炜，沈涛，
申请(专利权)人：浙江大学，
类型：发明
国别省市：浙江,33