氨基功能化ZrO制造技术

本发明专利技术涉及氨基功能化ZrO

【技术实现步骤摘要】
氨基功能化ZrO2负载Co基催化剂在二醛合成二胺中的应用
本专利技术涉及一种氨基功能化ZrO2负载型Co基催化剂的制备方法及其在二醛类化合物合成二胺类化合物中的应用。技术背景二胺类化合物是聚氨酯工业中重要的单体，可用于制备聚酰胺树脂、脂肪族聚氨酯等重要的化工产品。目前工业上制备二胺类化合物主要通过腈类化合物加氢获得，而以二醛类化合物为原料，通过还原胺化方法获得二胺类化合物的研究较少，主要是由于二醛类化合物，二胺类化合物及其中间物种的化学性质极其活泼，易发生缩聚反应和加聚反应，进而导致产物收率低。目前有专利(CN106488905A)提出在反应体系中除添加多相催化剂外，再掺入一定量的胺源作为助剂，可以提高产品收率，但是该反应体系所使用的胺源为均相，并且在反应过程中会被消耗，不利于循环使用，此外催化剂的稳定性测试并未在该专利中给出。本专利技术的目的是提供一种氨基功能化ZrO2负载型Co基催化剂的制备方法，使所制备的催化剂在较温和的液相反应条件下将二醛类化合物高活性、高选择性的转化为二胺类化合物。该方法无添加剂或助催化剂的掺入，不仅简化后期分离过程、还提高产品质量，并且催化剂可循环使用，具有很好的工业应用前景。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种氨基功能化ZrO2负载型Co基催化剂的制备方法，使所制备的催化剂在较温和的液相反应条件下将二醛类化合物高活性、高选择性的转化为二胺类化合物。该方法不仅简化后期分离过程、还提高产品质量，具有很好的工业应用前景。为实现上述目的，本专利技术采用的技术方案为：以氨基功能化ZrO2为载体，Co为活性组分；其组成有机胺与氧化锆的质量比为0.2～1:1；Co活性组分含量为催化剂重量的0.1wt％-50wt％；有机胺为四乙烯五胺，三乙烯四胺，二乙烯三胺中的至少一种或两种以上。本专利技术氨基功能化ZrO2负载型Co基催化剂的制备方法如下：1)将粒度为100～250目的ZrO2在500～600℃焙烧3～8h；2)配置有机胺、乙醇和十六烷基三甲基溴化铵溶液，在氮气气体保护下密闭搅拌均匀后，向溶液中加入Co前驱物和ZrO2载体；3)将上述混合溶液回流浸渍5～10h；4)对上述悬浮液进行旋蒸，60-120℃真空干燥2～4h，然后在150～250℃下焙烧2～4h，再在氢气气氛下300-500℃还原0.5-2小时。方法中采用的活性金属组分Co前驱体为乙酸钴，硝酸钴，氯化钴中的一种或两种以上；采用的有机胺、乙醇和十六烷基三甲基溴化铵溶液中有机胺的质量分数为0.5～1.5％，十六烷基三甲基溴化铵与有机胺的质量比0.01～0.1:1。二醛类化合物合成二胺类化合物的反应条件中采用的二醛类化合物为1,4-环己烷二甲醛，对苯二甲醛，2,5-二甲酰基呋喃中的一种或两种以上。采用的二醛类化合物与溶剂甲醇的质量比为1：200-1：5，优选1：100-1：10；采用的催化剂中活性组分Co为反应原料二醛类化合物质量的0.05-50％，优选5-15％。采用的反应氢气压力为0.1-6MPa，优选的反应氢气压力为1-3MPa；氨气压力为0.1-2MPa，优选的氨气压力为0.3-1MPa；反应温度为30-120℃；反应时间不少于30分钟，优选反应时间为5-15h。本专利技术主要解决多相催化剂在二醛类化合物合成二胺类化合物中的普适性差，且收率低的问题。本专利技术制备的氨基功能化ZrO2负载型Co基催化剂对1,4-环己烷二甲醛，对苯二甲醛，2,5-二甲酰基呋喃均具有较高的催化活性和目标产物选择性。其转化率均可达到90％，二胺类化合物选择性均可达到95％；并且催化剂可循环使用。本专利技术具有以下优点：1)所使用的氨基功能化ZrO2负载型Co基催化剂具有加氢和阻聚双功能作用，使产物收率提高；2)反应一步进行，无添加剂或助催化剂的添加，得到的产物收率较高，产物可通过简单的蒸馏除去沸点较低的溶剂进而得到较纯的目标产物。3)催化剂制备方法简单，易于分离、回收，不会腐蚀设备，并且具有较好的循环再生使用性能。附图说明图1氨基功能化ZrO2负载型Co基催化剂的还原胺化反应图(以2,5-二甲酰基呋喃胺化为例)(图1反应路径说明：2,5-二甲酰基呋喃的某一端醛基先于ZrO2表面氨基反应生成希夫碱，该醛基得到保护，防止进一步的自身缩合和亚胺聚合，未保护的醛基在Co的催化作用下与NH3和H2发生还原胺化反应生成氨基，接着，希夫碱保护的另一端醛基释放出来，进一步还原胺化生成氨基，即生成目标产物二胺)。图2氨基功能化ZrO2负载型Co基催化剂的循环稳定性图(以2,5-二甲酰基呋喃胺化为例)。具体实施方式实施例1首先将100～250目的ZrO2在600℃焙烧6h，另将50g无水乙醇和十六烷基三甲基溴化铵30mg倒入烧瓶中，加入0.5g四乙烯五胺，在氮气气氛下密闭搅拌30min，再加入1g焙烧后的ZrO2和1.03mmol六水硝酸钴，在室温下搅拌6h。将混合后所得到的液体置于水浴锅中，在80℃的条件下回流浸渍8h，然后采用旋转蒸发仪去除混合液中的乙醇。去除乙醇后得到的样品在80℃真空干燥箱中干燥2h，然后在200℃下焙烧2h，再在氢气气氛下300℃还原0.5小时得到氨基功能化ZrO2负载型Co基催化剂6Co/ZrO2-1，通过红外可观察到N-H键的振动峰，说明氨基基团(-NH2)嫁接到ZrO2载体表面。实施例2首先将100～250目的ZrO2在600℃焙烧6h，另将50g无水乙醇和十六烷基三甲基溴化铵30mg倒入烧瓶中，加入0.5g四乙烯五胺，在氮气气氛下密闭搅拌30min，再加入1g焙烧后的ZrO2和1mmol四水合乙酸钴，在室温下搅拌6h。将混合后所得到的液体置于水浴锅中，在80℃的条件下回流浸渍8h，然后采用旋转蒸发仪去除混合液中的乙醇。去除乙醇后得到的样品在80℃真空干燥箱中干燥2h，然后在200℃下焙烧2h，再在氢气气氛下300℃还原0.5小时得到氨基功能化ZrO2负载型Co基催化剂6Co/ZrO2-2，通过红外可观察到N-H键的振动峰，说明氨基基团(-NH2)嫁接到ZrO2载体表面。实施例3首先将100～250目的ZrO2在600℃焙烧6h，另将50g无水乙醇和十六烷基三甲基溴化铵20mg倒入烧瓶中，加入0.6g三乙烯四胺，在氮气气氛下密闭搅拌30min，再加入1g焙烧后的ZrO2和1mmol四水合乙酸钴，在室温下搅拌6h。将混合后所得到的液体置于水浴锅中，在80℃的条件下回流浸渍8h，然后采用旋转蒸发仪去除混合液中的乙醇。去除乙醇后得到的样品在80℃真空干燥箱中干燥2h，然后在200℃下焙烧2h，再在氢气气氛下300℃还原0.5小时得到氨基功能化ZrO2负载型Co基催化剂6Co/ZrO2-3，通过红外可观察到N-H键的振动峰，说明氨基基团(-NH2)嫁接到ZrO2载体表面。实施例4取实施例1制备的6Co/ZrO2-1催化剂100mg，反应原料对苯二甲醛50mg，甲醇溶剂3mL，装入50mL高压反应Parr釜中，氮气置换3次，氨气置换3次，充入0.本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.氨基功能化ZrO

【技术特征摘要】
1.氨基功能化ZrO2负载Co基催化剂在二醛合成二胺中的应用，催化剂是以氨基功能化ZrO2为载体，Co为活性组分；所述的Co活性组分含量为催化剂重量的0.1wt％-50wt％；其特征在于：
所述的氨基功能化ZrO2负载型Co基催化剂的制备方法包括如下步骤：
1)将粒度为100～250目的ZrO2在500～600℃焙烧3～8h；
2)配置有机胺、乙醇和十六烷基三甲基溴化铵溶液，在氮气气体保护下密闭搅拌均匀后，向溶液中加入Co前驱物和ZrO2载体；所述有机胺与氧化锆的质量比为0.2～1:1；所述的有机胺为四乙烯五胺，三乙烯四胺，二乙烯三胺中的至少一种或二种以上；
3)将上述混合溶液回流浸渍5～10h；
4)对上述悬浮液进行旋蒸，60-120℃真空干燥2～4h，然后在150～250℃下焙烧2～4h,再在氢气气氛下300-500℃还原0.5-2小时。


2.根据权利要求1所述，其特征在于，...

【专利技术属性】
技术研发人员：王爱琴，齐海峰，刘菲，张涛，
申请(专利权)人：中国科学院大连化学物理研究所，
类型：发明
国别省市：辽宁;21