一种载于二氧化钛上的酯类环氧化用的催化剂及其制备和应用制造技术

本发明专利技术一种载于二氧化钛上的酯类环氧化用的催化剂及其制备和应用，属于酯类环氧化用的催化剂技术领域，解决现有技术中该类催化剂催化活性低，不能重复利用，操作复杂等问题；本发明专利技术的催化剂含有选自Ｆｅ、Ｓｎ、Ａｌ或Ｚｒ元素中的一种或几种的氧化物，其中Ｆｅ、Ｓｎ、Ａｌ或Ｚｒ元素中的一种或几种的总和与Ｔｉ原子的摩尔比为０．０５～０．３０，该催化剂是通过浸渍、焙烧将所述元素的氧化物结合到二氧化钛纳米管上，在以过氧化氢、有机过氧化物、无机过氧化物为氧化剂的不饱和脂肪酸甲酯环氧化反应中做催化剂的用途，活性高，并可在５００℃下空气中再生，活性再生系数大于９４％。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术载于二氧化钛上的酯类环氧化催化剂及其制备和应用，特别是涉及二氧化钛纳米管负载金属氧化物的催化材料的合成及其在不饱和脂肪酸甲酯环氧化中的应用。
技术介绍
二氧化钛是一种重要的光电材料，制备方法主要有溶胶一凝胶法、电沉积法(Liu S Q， Huang K L， Sol. Energy Mat. Sol. C， 2005， 85. 125 131)、阳极氧化法(方东，刘素琴， 陈若媛等，无机材料学报，2008，23，647 651)等，在太阳能电池、光催化降解有机物、光解 水制备氢气、锂离子电池、加氢催化剂等方面都有很好的应用。纳米管阵列型的二氧化钛 纳米管孔道外径100 150纳米，壁厚10 25纳米，具有更大的比表面积，纳米尺度的特 殊场效应大大提高了二氧化钛在光电、电磁以及其他方面的性能，在太阳能电池材料(Mor G K， Shankar K， Paulose M， Nano Lett， 2006， 6， 215 218)、锂离子电池材料(Gregorio F. 0rtiz， Lie Hanzu， Thierry Djenizian， Pedro Lavela， Jose L Tiradoand Philippe Knaut，Chem.Mater. 2009，21，63 67)、生物过滤材料(Gong D W，Yadavalli V，Paulose M， Biomed. Microdevices，2003，5，75 80)禾口传感材料(Varghese 0 K， Gong D W， Dreschel W R， Sens. Actuators B， 2003， 94， 27 35)等领域有广阔的应用前景。但二氧化钛纳米管 在催化有机物合成，特别是不饱和脂肪酸甲酯的环氧化方面的应用尚未见报导。 不饱和脂肪酸甲酯是一种重要的有机化学品，可以从植物油中衍生获得，无毒，可 生物降解，是一种环境友好的材料，但由于含有双键，稳定性、耐候性、相容性和复配性不 佳，通过环氧化可以提高性能，获得优良的增塑剂、软化剂、表面活性剂、分散剂等，可广泛 应用于功能精细化学品领域。 目前环氧脂肪酸甲酯的合成主要采用过氧化氢为环氧化剂，以硫酸、硫酸铝、硫酸 铁、杂多酸、固体超强酸等无机酸或者甲酸、乙酸等小分子有机酸为催化剂，在常压，温度 40 70。C下获得(CN 1919905A，聂小安，蒋剑春，陈水根，林产化学与工业，2008，28，48 52)，所用的过氧化氢必须大大过量而且浓度不低于25%，同时需要加入稳定剂来控制过氧 化氢分解，为了使不饱和脂肪酸甲酯的完全环氧化，反应时间在5小时以上(CN 1876639A， 杨坤于，英瑜，盖世伟，四川化工，2009，12，10 13)，操作复杂，该方法所用的催化剂很难 回收利用，而且环氧化过程中产生大量有含酸废水，越来越不适应环境保护的发展。
技术实现思路
本专利技术的目的是在现有的技术基础上，解决现有技术中该类催化剂活性低、难以 回收利用等问题，提供一种有别于现在的活性更高的载于二氧化钛纳米管上的酯类环氧化 催化剂，并且在催化后可以重复利用，对环境无污染；本专利技术的第二个目的是提供该催化剂 的合成方法，解决现有技术中催化剂性能不佳的问题。本专利技术的第三个目的是提供该催化 剂在不饱和脂肪酸甲酯环氧化上的应用。 本专利技术的载于二氧化钛上的酯类环氧化用的催化剂所述催化剂以二氧化钛纳米 管为载体，载有选自Fe、 Sn、Al或Zr元素中的一种或几种的氧化物，Fe、 Sn、 Al或Zr元素 中的一种或几种的总和与Ti元素的摩尔比为0. 05 0. 30 ;通过将二氧化钛纳米管载体浸 渍在含Fe、 Sn、 Al或Zr中的一种或几种的溶液中、然后经过焙烧制备得到所述催化剂。 本专利技术的催化剂的制备方法按照所述配比，将Fe、 Sn、 Al或Zr元素中的一种或 几种的硝酸盐或氯化物溶解在有机溶剂的水溶液中制成金属盐溶液，该溶液中金属盐的总 质量百分数为5% 40%;将二氧化钛纳米管载体浸渍在该金属盐溶液中，在密闭容器中浸 渍，温度为50 15(TC，浸渍时间0. 5 72小时后进行固液分离(常规方法，如过滤、离心、 膜分离等方法分离)，将固液分离的固体干燥后，在空气中以350 55(TC温度下焙烧3 48小时，得到所述的催化剂。 本专利技术的催化剂用于不饱和脂肪酸甲酯环氧化反应中做催化剂。 本专利技术的显著优点是 (1)本专利技术在现有二氧化钛纳米管制备技术的基础上，通过在二氧化钛纳米管上 负载氧化铁、氧化铝、氧化锡、氧化锆的复合物，使该材料具有优良的不饱和脂肪酸甲酯环 氧化催化活性，环境友好，反应中无含酸废水排放，可以回收再生使用，活性再生系数大于 94%。 (2)本专利技术所提供的环氧化催化剂，优化和利用了二氧化钛纳米管的特性，将优选 的金属氧化物活性组分通过氧原子桥联配位，与二氧化钛纳米管表面的Ti相结合，获得性 能优良的催化活性组分，可在温和条件下，快速完成环氧化反应，并且在催化后可以重复利 用，对环境无污染。 (3)本专利技术的催化剂在以过氧化氢、有机过氧化物、无机过氧化物为氧化剂的不饱 和脂肪酸甲酯环氧化反应中做催化剂的用途，活性高，并可在50(TC下空气中再生，活性再 生系数大于94%。 (4)本专利技术的催化剂制备过程简单快速，适合大规模推广应用。 具体实施例方式本专利技术采用的二氧化钛纳米管，可以为经典阳极氧化法制备(方东，刘素琴，陈若 媛等，无机材料学报，2008， 23， 647 651)，纳米管外径100 150纳米，壁厚10 25纳米的圆柱形管。 二氧化钛纳米管上载有Fe、 Sn、 Al或Zr元素中的一种或几种的氧化物的比按照 Fe : Sn : Al : Zr元素之间的摩尔比为0 0. 35 : 0 0. 45 : 1 : 0 0. 2;Fe、Sn、 Al或Zr元素中的一种或几种的总和与Ti元素的摩尔比为0. 05 0. 30。 所用浸渍液一般采用这些金属(Fe、 Sn、 Al或Zr中的一种或几种)的硝酸盐或氯 化物，浸渍液中金属盐的质量百分浓度为5% 40%。 浸渍液的溶剂为有机溶剂的水溶液，所述有机溶剂为选自乙醇、异丙醇和丙酮中 的一种或多种，有机溶剂与水的质量比为70-90 : 10-30。 按照所述配比，将Fe、 Sn、 Al或Zr元素中的一种或几种的硝酸盐或氯化物溶解在 有机溶剂的水溶液中制成金属盐溶液，该溶液中金属盐的总质量百分数为5% 40%;将二 氧化钛纳米管载体浸渍在该金属盐溶液中；浸渍温度为50 15(TC，浸渍时间0. 5 72小时后将固液分离；分离可以采用过滤、离心等，能有效分离出催化剂就行，用常规方法分离 固体干燥后，在空气中以350 55(TC温度下焙烧3 48小时，得到所述的催化剂。 得到的催化剂在以过氧化氢、有机过氧化物、无机过氧化物为氧化剂的不饱和脂 肪酸甲酯环氧化反应中做催化剂用途，常见的氧化剂为过氧化氢。不饱和脂肪酸甲酯环氧 化反应条件为温度40 ll(TC，过氧化物的质量百分浓度5 20%，催化剂质量百分数为 0. 5 5%，不饱和脂肪酸甲酯的质量百分浓度不低于10%，反应时间1. 5 5小时可反应 完全。 该催化剂可以反应后离心回收，在空本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种载于二氧化钛上的酯类环氧化用的催化剂，其特征在于：所述催化剂以二氧化钛纳米管为载体，载有选自Ｆｅ、Ｓｎ、Ａｌ或Ｚｒ元素中的一种或几种的氧化物，Ｆｅ、Ｓｎ、Ａｌ或Ｚｒ元素中的一种或几种的总和与Ｔｉ元素的摩尔比为０．０５～０．３０；通过将二氧化钛纳米管载体浸渍在含Ｆｅ、Ｓｎ、Ａｌ或Ｚｒ中的一种或几种的离子的溶液中、然后经过焙烧制备得到所述催化剂。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：刘五连，陈晓晖，丁以钿，
申请(专利权)人：源华能源科技福建有限公司，
类型：发明
国别省市：35[中国|福建]