一种用于合成碳酸甘油酯催化剂的制备方法技术

本发明专利技术提供一种用于合成碳酸甘油酯催化剂的制备方法，该催化剂按照以下步骤制备：步骤1：浸渍过程取金属氧化物作为载体，并加入金属盐溶液，金属盐溶液所含金属有Zn、Zr、Ba、Li中的任意两种；在过量去离子水存在的条件下搅拌12～48h，得混合溶液；步骤2：浸渍后处理过程将步骤1所得混合溶液在60‑70℃旋蒸，65‑80℃下干燥12～48h，550‑700℃下焙烧3‑5h。采用该方法制备所得的催化剂，负载型结构使得其稳定性强、机械强度高。此外，负载的金属氧化物具有碱性强的特点，可以提供较多的碱性位点。与载体间还可以发生晶格掺杂，对甘油酯交换合成碳酸甘油酯反应有很高的催化活性。采用本发明专利技术制备的催化剂具有催化活性高、稳定性强的特点。

【技术实现步骤摘要】
一种用于合成碳酸甘油酯催化剂的制备方法
本专利技术涉及一种用于合成碳酸甘油酯的
具体涉及一种金属氧化物载体负载双金属氧化物催化剂的制备及其酯交换反应合成碳酸甘油酯性能研究。
技术介绍
近几年以来，国际石油资源输出国政局动乱频繁，使得化石能源储量紧张问题愈加迫切。无论是生产还是生活中，能源的稳定供应都显得非常重要。世界各国都在积极探索化石能源的替代能源，以可再生生物质为原料制取能源成为一个重要的方向。生物柴油是一种性能与化石燃料非常接近的可再生能源。此外，它还具有可生物降解、无毒、低含硫量等优点，是一种理想的替代能源。然而，生物柴油的生产过程一般伴随着10wt％的副产物甘油的产生。生物柴油产业的蓬勃发展导致甘油供应过剩，价格大幅度下降。将甘油转化为其它高附加值化学品的研究凸显出重要意义。甘油再利用的有效途径之一是利用其制备碳酸甘油酯。碳酸甘油酯是一种重要的甘油衍生物，其具有良好的生物降解性、低毒性、高沸点的特点，被广泛应用于食品、医药、化妆品、涂料、新材料、新能源等众多领域。常用的制备方法有尿素醇解法、酯交换法。以甘油和碳酸二甲酯作为原料，经催化进行酯交换制备碳酸甘油酯的方法因具有主产物纯度高、反应条件温和等优点，倍受青睐。目前已报道的主要有三种用于该反应的催化体系：(1)金属氧化物催化剂；(2)负载型金属氧化物催化剂；(3)金属盐催化剂；(4)离子液体催化剂；(5)酶催化剂。然而，由于金属盐催化剂、离子液体催化剂难以回收，离子液体催化剂、酶催化剂又存在成本相对较高的问题，因而，后三种催化剂在实际应用中受到限制。Devi(DeviP，DasU，DalaiAK.ProductionofglycerolcarbonateusinganovelTi-SBA-15catalyst[J].ChemicalEngineeringJournal，2018，346：477-488)等研究了将Ti负载到SBA-15的二氧化硅骨架用以催化甘油酯交换制备碳酸甘油酯，碳酸甘油酯的收率为82％，选择性为87％，但是这种催化转化率不高。康丽娟(康丽娟，赵新强，安华良等.CaO-PbO催化酯交换合成甘油碳酸酯[J].石油化工，2011，40(2)：140-145)等研究了使用混合氧化物CaO-PbO催化甘油酯交换制备碳酸甘油酯，碳酸甘油酯的收率达到了97.8％，但该催化剂稳定性不强。因此亟需寻找高活性稳定性强的催化剂来研究甘油酯交换反应。负载型催化剂相对于非负载型催化剂而言，具有机械强度高、稳定性强的优势，Ba作为碱土金属的一种，BaO具有极强的碱性，金属氧化物的碱性越强，碱性位点相应越多，催化甘油转化效果越好。
技术实现思路
技术问题：本专利技术的提供一种用于合成碳酸甘油酯双金属负载催化剂的制备方法及应用，该催化剂用于选择催化甘油制备碳酸甘油酯。该催化剂具有高活性，高选择性，高稳定性和良好的循环利用性能。技术方案：本专利技术的一种用于合成碳酸甘油酯催化剂的制备方法按照以下步骤制备：步骤1：浸渍过程取金属氧化物作为载体，并加入金属盐溶液，金属盐溶液所含金属有Zn、Zr、Ba、Li中的任意两种；在过量去离子水存在的条件下搅拌12～48h，得混合溶液；步骤2：浸渍后处理过程将步骤1所得混合溶液在60-70℃旋蒸，65-80℃下干燥12～48h，550-700℃下焙烧3-5h。其中，步骤1所述的金属氧化物为氧化钛、γ-Al2O3、氧化铈或氧化锆中的一种或几种。步骤1所述的金属盐溶液为硝酸锌、硝酸锆、硝酸钡或硝酸锂水溶液中的任意两种。所述用于合成碳酸甘油酯催化剂，其中Zn、Zr、Ba、Li中的任意两种在所述载体上的总负载量为载体质量的1wt％-20wt％。所述用于合成碳酸甘油酯催化剂中Zn、Zr、Ba、Li中的任意两种的摩尔比例为3∶1；2∶1；1∶1；1∶2；1∶3。本专利技术用于合成碳酸甘油酯催化剂应用于反应原料为甘油与碳酸二甲酯、碳酸二乙酯、碳酸丙烯脂中的任意一种或多种合成碳酸甘油酯。有益效果：采用该方法制备所得的催化剂，负载型结构使得其稳定性强、机械强度高。此外，负载的金属氧化物具有碱性强的特点，可以提供较多的碱性位点。与载体间还可以发生晶格掺杂，对甘油酯交换合成碳酸甘油酯反应有很高的催化活性。具体实施方式本专利技术的一种用于合成碳酸甘油酯催化剂的制备方法按照以下步骤制备：步骤1：浸渍过程称取一定量的金属氧化物作为载体，并加入金属盐溶液，金属盐溶液所含金属有Zn、Zr、Ba、Li中的任意两种；在过量去离子水存在的条件下搅拌12～48h。步骤2：浸渍后处理过程将步骤1所得混合溶液在60-70℃旋蒸，65-80℃下干燥过夜，550-700℃下焙烧4-5h。其中，步骤1所述的金属氧化物为氧化钛、γ-Al2O3、氧化铈、氧化锆的任意一种。步骤1所述的金属盐溶液为硝酸锌、硝酸锆、硝酸钡、硝酸锂水溶液中的任意两种。步骤1所述负载型催化剂中两种金属在载体上的总负载量为载体质量的1wt％-20wt％。步骤1所述负载型催化剂中两种金属的摩尔比例为3：1；2：1；1∶1；1：2；1：3。步骤1按所需的两种金属总负载量、两种金属原子摩尔比称取的可溶性金属盐的质量。采用本专利技术制备的甘油酯交换合成碳酸甘油酯催化剂能够催化甘油与多种酯进行多种酯交换反应，采用的酯为碳酸二甲酯、碳酸二乙酯、碳酸丙烯脂的一种或多种。下面通过实施例来对本专利技术作进一步阐述，需要说明的是以下实例仅用于说明而不用于限制本专利技术的范围。凡采用等同替换或等效变换的方式所获得的技术方案，均处于本专利技术的保护范围内。实施例1：1)分别称取5g氧化铈、0.9380g硝酸钡以及0.0825g硝酸锂于100mL圆底烧瓶中，向其中倒入50mL去离子水，使固体粉末与其充分混合，在室温条件下搅拌24h。2)将步骤1)中得到的混合溶液经70℃真空旋蒸，85℃烘干6h，于600℃焙烧5h，冷却后，得到双金属负载型催化剂。3)取0.117g上述方法制备所得的催化剂放入250mL圆底烧瓶中，加入2.3g甘油以及4.5g碳酸二甲酯，混合均匀，并放入适量大小的磁子。在圆底烧瓶颈口接上球形冷凝管，通冷凝水。开启搅拌，将磁力搅拌器转速调至合适大小，油浴加热至85℃反应10h。所得料液出去催化剂，用气相色谱分析产物组成，碳酸甘油酯产率为72.6％。实施例2：1)分别称取5g氧化铈、0.9303g硝酸钡以及0.1227g硝酸锂于100mL圆底烧瓶中，向其中倒入50mL去离子水，使固体粉末与其充分混合，在室温条件下搅拌24h。2)将步骤1)中得到的混合溶液经70℃真空旋蒸，85℃烘干6h，于600℃焙烧5h，冷却后，得到双金属负载型催化剂。3)取0.117g上述方法制备所得的催化剂放入250mL圆底烧瓶中，加入2.3g甘油以及4.5g碳酸二甲酯，混合均本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于合成碳酸甘油酯催化剂的制备方法，其特征在于，该催化剂按照以下步骤制备：/n步骤1：浸渍过程/n取金属氧化物作为载体，并加入金属盐溶液，金属盐溶液所含金属有Zn、Zr、Ba、Li中的任意两种；在过量去离子水存在的条件下搅拌12～48h，得混合溶液；/n步骤2：浸渍后处理过程/n将步骤1所得混合溶液在60-70℃旋蒸，65-80℃下干燥12～48h，550-700℃下焙烧3-5h。/n

【技术特征摘要】
1.一种用于合成碳酸甘油酯催化剂的制备方法，其特征在于，该催化剂按照以下步骤制备：
步骤1：浸渍过程
取金属氧化物作为载体，并加入金属盐溶液，金属盐溶液所含金属有Zn、Zr、Ba、Li中的任意两种；在过量去离子水存在的条件下搅拌12～48h，得混合溶液；
步骤2：浸渍后处理过程
将步骤1所得混合溶液在60-70℃旋蒸，65-80℃下干燥12～48h，550-700℃下焙烧3-5h。


2.按照权利要求1所述的用于合成碳酸甘油酯催化剂的制备方法，其特征在于，步骤1所述的金属氧化物为氧化钛、γ-Al2O3、氧化铈或氧化锆中的一种。


3.按照权利要求1所述的用于合成碳酸甘油酯催化剂的制备方法，其特征在于，步骤1所述的金属盐...

【专利技术属性】
技术研发人员：肖国民，陈媛，吴元锋，徐思泉，胡峰，张宗琦，高李璟，魏瑞平，
申请(专利权)人：东南大学，
类型：发明
国别省市：江苏;32