一种负载型非均相酯交换催化剂及其制备方法和应用技术

本发明专利技术公开了一种负载型非均相酯交换催化剂及其制备方法和应用，属于新材料技术领域

【技术实现步骤摘要】
一种负载型非均相酯交换催化剂及其制备方法和应用


[0001]本专利技术属于新材料
，涉及一种负载型非均相酯交换催化剂及其制备方法和应用
。

技术介绍

[0002]碳酸甲乙酯是一种环境友好型不对称碳酸酯，因其结构兼具甲基
、
乙基
、
羰基
、
甲氧基
、
乙氧基等基团，化学性质十分活泼，常被用作有机合成的中间体
、
汽油添加剂，其最重要的应用是作为锂电池电解液，具有优良的导热性
、
低凝固点
、
高沸点以及良好的电化学稳定性，能够增加锂盐的溶解，进而提高电池的能量密度和放电容量
。
由于其能在较宽的温度范围内使用，还可以有效增强锂电池的安全性能，延长电池的使用寿命，故而广泛用作锂电池的电解液
。
[0003]目前碳酸甲乙酯的合成方法主要有三种：光气法
、
氧化羰基法和酯交换法
。
光气法主要是用光气和无水乙醇反应，由于光气具有剧毒，中间产物具有强腐蚀性，副产品对环境污染严重，因此该方法已经被淘汰
。
氧化羰基法存在目标产物选择性低
、
催化剂价格昂贵
、
工艺复杂成本高等缺点，未大规模工业化应用
。
酯交换法反应工艺反应条件温和
、
易于控制
、
对环境污染较低，被认为是目前最有应用前景的工艺路线
。
目前酯交换法合成碳酸甲乙酯的报道主要集中在碳酸二甲酯与乙醇酯交换和碳酸二甲酯与碳酸二乙酯酯内交换两条工艺路线
。
[0004]碳酸二甲酯酯交换反应过程中主要副产物为碳酸二乙酯，碳酸二乙酯是绿色的化工原料和合成中间体，用作硝酸纤维素
、
天然和合成树脂的溶剂
。
作为中间体，用于合成苯巴比妥和除虫菊酯以及用于电子管中阴极的涂层，具有很高的工业应用价值，高纯度的碳酸二乙酯也可用于锂电池电解液常用溶剂
。
[0005]酯交换反应合成碳酸甲乙酯的催化剂分为均相和非均相两大类，其中均相催化剂包括可溶性有机强碱（甲醇钠
、
乙醇钠
、
叔丁醇钠等），可溶性无机强碱（氢氧化钾
、
氢氧化钠等），其它无机碱（碳酸钾
、
碳酸钠
、
氟化钾等），还有离子液体等
。
非均相催化剂包括离子交换树脂，金属氧化物（氧化镁
、
氧化钙
、
氧化镁
‑
氧化铝等），碱性分子筛（
Al
‑
Zn
‑
MCM
‑
41
），
MOFs
材料（
ZIF
‑8或
ZIF
‑
67
）等
。
均相强碱性催化剂酯交换醇解反应遵循亲核加成
—
消去反应机理，催化剂碱强度越高，其亲核性越强，催化效率越高
。
均相催化剂活性高
、
反应条件也温和，虽然该方法比较成熟，但是在该工艺中，原料中的微量水会与碱催化剂反应产生氢氧化物，从而导致催化剂不可逆的失活，降低了催化反应效率，且催化剂使用过程中会随物料蒸馏后堵塞精馏塔板孔道
。
目前该类催化剂的分离回收主要通过对反应后期蒸馏来实现，而反应后期会生成活性较低的碳酸盐沉积在反应器内壁，导致精馏过程中碳酸甲乙酯纯度达不到要求，必须及时清除掉
。
[0006]目前常用的非均相酯交换催化剂存在活性较低
、
成本较高
、
分离困难等问题，尚未大规模产业化使用，该类催化剂未来研究应围绕如何实现催化剂高活性
、
高目标产物选择
性和可循环使用性能等方面进行研究
。
[0007]纳米管材料因其独特的微观结构，以及电学
、
光学
、
磁性
、
机械性能和在纳米器件构造中的潜在应用而备受关注
。
由此，探索纳米管材料的制备技术及其应用研究成为国内外前沿课题的热点
。
氧化镁作为一种重要的无机工业原料，在陶瓷
、
涂料
、
催化
、
建筑材料
、
耐火材料和超导材料等领域中有着广泛的应用，还可用作磨光剂
、
粘合剂
、
油漆
、
纸张的填料
、
橡胶的促进剂与活化剂
、
红外隐身吸波材料等
。
特殊晶形的纳米级氧化镁因粒径较小
、
比表面积大，具有小尺寸效应
、
表面与界面效应
、
量子尺寸效应
、
宏观量子效应等纳米材料的普遍效应，与本体材料相比，拥有高硬度
、
高熔点
、
高的反应活性
、
强吸附性
、
良好的低温烧结性
、
高电阻率等优异性质
。
近年来，欧美日等发达国家已研究了多种晶形的纳米氧化镁，并在纳米氧化镁的应用方面获得了不少成果
。

技术实现思路

[0008]针对现有技术中存在的不足，本专利技术所要解决的问题之一是提供一种新型负载型非均相催化剂，利用氧化镁纳米管特有的表面结构与管道效应，通过活性组分
—
添加组分
—
载体的酸碱协同作用，制备的催化剂具有良好的催化活性和反应性能
。
本专利技术所要解决的另一问题在于，提供一种负载型非均相催化剂的制备方法，使用氧化镁纳米管为载体，分步负载活性组分和添加组分，再经高温焙烧后即可得到负载型酯交换催化剂
。
本专利技术还提供了一种负载型非均相催化剂的应用，该催化剂可通过选用不同活性组分和改变活性组分的负载量，无需调控原料碳酸二甲酯与乙醇比例，酯交换反应产物碳酸甲乙酯与碳酸二乙酯的组成比例可根据需求在一定范围内进行调控
。
[0009]为了解决上述问题，本专利技术所采用的技术方案如下：一种负载型非均相酯交换催化剂的制备方法，使用氧化镁纳米管为载体，采用浸渍法将活性组分和添加组分浸渍负载在氧化镁纳米管载体上，经高温焙烧后，得到负载型非均相酯交换催化剂
。
[0010]进一步地，所述氧化镁纳米管通过水热法制备得到，其主要步骤为：取氢氧化钠
、
氢氧化钾和氧化镁，溶解与去离子水，转移至高压釜内密闭，在
200 ℃
下低速搅拌反应
12 h
；反应完毕后，待反应釜自然冷却至室温，过滤，滤饼分别用去离子水和乙醇洗涤三次；最终产物经
120℃
烘干后，放入马弗炉中以
10℃/mi本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种负载型非均相酯交换催化剂的制备方法，其特征在于，使用氧化镁纳米管为载体，采用浸渍法将活性组分和添加组分浸渍负载在氧化镁纳米管载体上，经高温焙烧后，得到负载型非均相酯交换催化剂；所述活性组分选自：
Na2O、K2O
，活性组分重量占总催化剂的5～
40
％；所述添加组分选自：
CeO2、MnO2、ZnO
，添加组分重量占总催化剂
10
～
30
％
。2.
根据权利要求1所述的负载型非均相酯交换催化剂的制备方法，其特征在于，所述的氧化镁纳米管内径为4～
10nm
，外径为
20
～
50nm
，管长为
200nm
～5μ
m。3.
根据权利要求1所述的负载型非均相酯交换催化剂的制备方法，其特征在于，所述高温焙烧的温度为
500℃
；焙烧时间为
2h。4.
权利...

【专利技术属性】
技术研发人员：郭学锋，周军，朱宗将，王刚，赵露，赵兵，陆海孟，
申请(专利权)人：江苏奥克化学有限公司，
类型：发明
国别省市：