【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及固体催化剂及催化，更具体的涉及一种超疏水强酸磁性催化剂及其制备方法和应用。
技术介绍
1、高密度燃料与传统燃料相比，具有更大的密度和体积热值，其可以在不改变飞行器油箱体积的前提下，延长飞行距离或增加有效载荷。传统的高密度燃料主要来自化石能源，但化石资源的短缺和对环境污染的担忧引出了由生物质作为可再生原料制备高密度燃料的发展。这种方法确保了能源安全，并有助于实现航空业双碳目标。
2、目前，制备生物质高密度燃料的c-c偶联合成方法主要包括烷基化/羟烷基化反应、aldol缩合反应、diels-alder反应、michael加成反应和烯烃聚合等反应。其中，烷基化/羟烷基化和aldol缩合是应用最广泛的方法，但这两种反应均会原位产生副产物水，水的生成会降低催化剂的酸强度，对反应转化率和选择性产生负面影响。尽管，目前已经有一些疏水酸性催化剂成功制备，但是它们的疏水性和酸强度还有待提升，耐高温性较差，并且反应结束后催化剂的分离回收困难。deng等人利用酸性树脂nafion-212催化2-甲基呋喃和环酮的羟基烷基化/烷基化反应，制备高密度生物燃料前驱体(aichejournal，2017，63，680)。然而，环戊酮的亲电性较低，导致其烷基化反应速率较慢，并形成了大量的呋喃三聚体化副产物。nie等人通过简单的溶剂热反应和离子交换处理，合成了含磺酸基(ps)和氟磺酸基(pcs)的疏水介孔树脂(applied catalysis b:environmental，2011，292，120181)，但该树脂耐高温性仍较差。p>
3、因此如何解决以上问题，设计合成兼具酸性强、酸量高、耐高温性好、超疏水亲油磁性催化剂具有重要意义。
技术实现思路
1、针对以上问题，本专利技术提供了一种超疏水强酸磁性催化剂及其制备方法和应用，制备得到的催化剂不仅具有介孔型和超强酸性，而且具有超疏水性和亲油性，磁分离且能承受215℃的高温；同时在生物质高密度燃料前驱体合成的经典反应aldol缩合反应和烷基化反应中具有高活性、选择性和良好的循环稳定性。
2、第一方面，本专利技术提供了一种超疏水强酸磁性催化剂的制备方法，包括以下步骤：
3、将fe3o4、表面活性剂、有机硅源、第一有机溶剂、含氮有机物和水混合发生水热反应，得到有序介孔fe3o4@sio2前驱体；
4、将第二有机溶剂和无机盐混合后，加入有序介孔fe3o4@sio2前驱体，发生水热反应，得到介孔fe3o4@sio2微球；
5、在第三有机溶剂中，保护气体氛围下，介孔fe3o4@sio2微球接枝全氟磺酸得到磁性催化剂。
6、以下作为本专利技术优选的技术方案，但不作为本专利技术提供的技术方案的限制，通过以下技术方案，可以更好地达到和实现本专利技术的技术目的和有益效果。
7、在本专利技术的一个实施例中，有机硅源为正硅酸乙酯或正硅酸甲酯；
8、表面活性剂为十六烷基三甲基溴化铵、十六烷基三甲基氯化铵、十二烷基三甲基溴化铵中的一种或几种；所述组合典型但非限制性的实例包括十六烷基三甲基溴化铵和十六烷基三甲基氯化铵的组合，十六烷基三甲基氯化铵和十二烷基三甲基溴化铵的组合，十六烷基三甲基溴化铵和十二烷基三甲基溴化铵的组合，十六烷基三甲基溴化铵、十六烷基三甲基氯化铵和十二烷基三甲基溴化铵的组合；
9、第一有机溶剂为异丙醇、环己烷、正己烷、石油醚、戊烷中的一种或几种；所述组合典型但非限制性的实例包括异丙醇和环己烷的组合，石油醚和戊烷的组合，环己烷和正己烷的组合，异丙醇、环己烷和正己烷的组合；
10、含氮有机物为尿素。
11、在本专利技术的一个实施例中，fe3o4、表面活性剂和含氮有机物的质量比为0.16～2：0.5～5：1.8～10；fe3o4、水、第一有机溶剂与有机硅源的比例为0.16～2g：100～500ml：100～120ml：1～6.5ml；
12、制备有序介孔fe3o4@sio2前驱体时，水热反应是在70～100℃反应10～12h。
13、在本专利技术的一个实施例中，第二有机溶剂为甲醇、乙醇、乙二醇、丙醇中的一种或几种；所述组合典型但非限制性的实例包括甲醇和乙醇的组合，乙醇和乙二醇的组合，乙醇和丙醇的组合，甲醇、乙醇和丙醇的组合；
14、无机盐为硝酸铵、氯化铵、硫酸铵、硫酸氢铵、碳酸铵、碳酸氢铵、氟化铵、碘化铵、溴化铵中的一种或几种。所述组合典型但非限制性的实例包括硝酸铵和氯化铵的组合，碘化铵和溴化铵的组合，硫酸铵和硫酸氢铵的组合，碳酸铵和碳酸氢铵的组合，氟化铵、碘化铵和溴化铵的组合。
15、在本专利技术的一个实施例中，有序介孔fe3o4@sio2前驱体、无机盐和第二有机溶剂的比例为0.16-2g：1～6g：50～600ml；
16、制备介孔fe3o4@sio2微球时，水热反应是在80～100℃反应10～12h。
17、在本专利技术的一个实施例中，第三有机溶剂为甲苯、二甲苯、三甲苯、乙苯、二乙苯中的一种或几种；所述组合典型但非限制性的实例包括甲苯和二甲苯的组合，乙苯和二乙苯的组合，甲苯和乙苯的组合，甲苯、二甲苯和三甲苯的组合；
18、全氟磺酸为1,2,2-三氟-2-羟基-1-三氟甲基乙烷磺酸、1,1,2,3,3-五氟-3-氟磺酰氧基-1-丙烯、4,4,4-三氟丁基三氟甲烷磺酸盐、1,2,2-三氟-2-羟基-1-三氟乙基乙烷磺酸、2,2,2-三氟乙基三氟甲烷磺酸酯中的一种或几种；所述组合典型但非限制性的实例包括1,2,2-三氟-2-羟基-1-三氟甲基乙烷磺酸和1,1,2,3,3-五氟-3-氟磺酰氧基-1-丙烯的组合，4,4,4-三氟丁基三氟甲烷磺酸盐和1,2,2-三氟-2-羟基-1-三氟乙基乙烷磺酸的组合，1,2,2-三氟-2-羟基-1-三氟乙基乙烷磺酸和2,2,2-三氟乙基三氟甲烷磺酸酯的组合。
19、在本专利技术的一个实施例中，介孔fe3o4@sio2微球、全氟磺酸、第三有机溶剂的比例为0.5～5g：1～8ml：40～400ml；
20、接枝反应是在80～100℃反应4～10h。
21、第二方面，本专利技术提供了上述制备方法制备得到的超疏水强酸磁性催化剂。
22、第三方面，本专利技术提供了上述超疏水强酸磁性催化剂在制备生物质燃料前驱体中的应用，在超疏水强酸磁性催化剂的催化作用下，生物质衍生物发生烷基化或者aldol缩合生成生物质燃料前驱体。
23、在本专利技术的一个实施例中，生物质衍生物为环戊酮、环己酮、呋喃、2-甲基呋喃、2，5-二甲基呋喃、5-羟甲基糠醛、糠醛、5-甲基糠醛、糠醇、环戊醇、环己醇、环庚醇、苯酚、苯甲醛、愈创木酚、苯甲醚中一种或几种；所述组合典型但非限制性的实例包括环戊酮和环己酮的组合，呋喃和2-甲基呋喃的组合，5-羟甲基糠醛和糠醛的组合，糠醛和5-甲基糠醛的组合，糠醇和环戊醇的组合，苯酚和苯甲醛的组合，愈创木酚和苯甲醚的组合，5-羟甲基糠醛、糠醛和5-甲基糠醛本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种超疏水强酸磁性催化剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种超疏水强酸磁性催化剂的制备方法，其特征在于，有机硅源为正硅酸乙酯或正硅酸甲酯；
3.根据权利要求1所述的一种超疏水强酸磁性催化剂的制备方法，其特征在于，Fe3O4、表面活性剂和含氮有机物的质量比为0.16～2：0.5～5：1.8～10；Fe3O4、水、第一有机溶剂与有机硅源的比例为0.16～2g：100～500mL：100～120mL：1～6.5mL；
4.根据权利要求1所述的一种超疏水强酸磁性催化剂的制备方法，其特征在于，第二有机溶剂为甲醇、乙醇、乙二醇、丙醇中的一种或几种；
5.根据权利要求1所述的一种超疏水强酸磁性催化剂的制备方法，其特征在于，有序介孔Fe3O4@SiO2前驱体、无机盐和第二有机溶剂的比例为0.16-2g：1～6g：50～600mL；
6.根据权利要求1所述的一种超疏水强酸磁性催化剂的制备方法，其特征在于，第三有机溶剂为甲苯、二甲苯、三甲苯、乙苯、二乙苯中的一种或几种；
7.根据权利要求1所述
8.一种权利要求1-7任一项所述的制备方法制备得到的超疏水强酸磁性催化剂。
9.一种权利要求8所述的超疏水强酸磁性催化剂在制备生物质燃料前驱体中的应用，其特征在于，在超疏水强酸磁性催化剂的催化作用下，生物质衍生物发生烷基化或者Aldol缩合生成生物质燃料前驱体。
10.根据权利要求9所述的一种超疏水强酸磁性催化剂在制备生物质燃料前驱体中的应用，其特征在于，生物质衍生物为环戊酮、环己酮、环庚酮、呋喃、2-甲基呋喃、2，5-二甲基呋喃、5-羟甲基糠醛、糠醛、5-甲基糠醛、糠醇、环戊醇、环己醇、环庚醇、苯酚、苯甲醛、愈创木酚、苯甲醚中一种或几种；
...【技术特征摘要】
1.一种超疏水强酸磁性催化剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种超疏水强酸磁性催化剂的制备方法，其特征在于，有机硅源为正硅酸乙酯或正硅酸甲酯；
3.根据权利要求1所述的一种超疏水强酸磁性催化剂的制备方法，其特征在于，fe3o4、表面活性剂和含氮有机物的质量比为0.16～2：0.5～5：1.8～10；fe3o4、水、第一有机溶剂与有机硅源的比例为0.16～2g：100～500ml：100～120ml：1～6.5ml；
4.根据权利要求1所述的一种超疏水强酸磁性催化剂的制备方法，其特征在于，第二有机溶剂为甲醇、乙醇、乙二醇、丙醇中的一种或几种；
5.根据权利要求1所述的一种超疏水强酸磁性催化剂的制备方法，其特征在于，有序介孔fe3o4@sio2前驱体、无机盐和第二有机溶剂的比例为0.16-2g：1～6g：50～600ml；
6.根据权利要求1所述的一种超疏水强酸磁性催...
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