本发明专利技术公开了一种磁性纳米固体碱催化剂及其催化合成假紫罗兰酮的方法，属于磁性固体碱催化领域。本发明专利技术由层状双羟基复合金属氢氧化物前驱体，经高温焙烧制得MgO和MgFe2O4复合物的磁性纳米固体碱催化剂。该催化剂的特点是：具有纳米级粒子尺寸，在催化反应中有较高的活性和选择性，通过外加磁场可以实现催化剂的回收。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于磁性固体碱催化领域，具体涉及由水滑石前体焙烧制备的。
技术介绍
水滑石类化合物包括水滑石和类水滑石，其主体一般由两种金属的氢氧化物构成，因此又称为层状双羟基复合金属氢氧化物(Layered Double Hydroxide，简写为LDH)。 LDH的插层化合物称为插层水滑石。水滑石、类水滑石和插层水滑石统称为水滑石类插层材料(LDHs)。水滑石类化合物因具有特殊的层状结构和性质而倍受人们的关注，并广泛应用于催化领域。LDHs及其为焙烧前驱体所得到的焙烧产物中均存在碱中心，因而可用于碱催化。LDHs作为碱催化剂主要被用于两大类反应烯烃氧化物聚合与醇醛缩合反应。许多文献研究了 LDHs上的醛酮缩聚反应，发现很多热活化的LDHs均对该类反应表现出较好的催化活性。在催化研究领域，纳米材料有巨大的比表面积，具有优良的表面吸附浓集效应、吸附定向效应和量子尺寸效应，可望制得高比表面积、高效、高选择性的纳米催化剂，并实现催化剂的分子设计。因此，纳米催化及应用研究正成为催化化学的研究热点。纳米催化剂在开发应用方面同时也存在着一些问题，比如其性能稳定控制技术尚未掌握，过于细小的颗粒粉末具有很高的表面能，在反应体系中很容易发生团聚，性能很不稳定，而且传统的过滤、离心方法费时费力，且不能达到完全回收，因而给它们的应用带来了障碍，并且降低了其使用效能。鉴于纳米催化剂的优异的催化性能和难以回收使用的应用局限性，人们在努力探索更为有效的回收分离催化剂的方法。由于磁性材料的特殊性质，近年来磁性分离成为了倍受关注的研究课题。磁性分离，是通过外加磁场的作用方便地实现纳米催化剂的回收再利用，被认为是一种绿色的过程，它避免了传统分离方式带来的催化剂的损失、氧化等问题，同时使催化剂保持了较高的活性。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供。本专利技术使用单一的催化剂前体MgFe-LDHs经过焙烧制得最终的催化剂MgO和MgFe2O4 复合物，该催化剂能够催化丙酮和柠檬醛的羟醛缩合合成假紫罗兰酮，并能通过磁性分离实现催化剂的回收。本专利技术的具体制备步骤如下A、制备 MgFe-LDHs 前体称取 Mg(NO3)2 · 6H20 和!^e(NO3)3 · 9H20 溶解在去离子水中配成混合盐溶液，其中Mg2+浓度为0. 12-6mol/L, Mg2+与!^3+摩尔比为2_4 ；然后再称取 NaOH和Na2CO3溶解在去离子水中配成混合碱溶液，其中η (Na2CO3) / [n (Fe3+) ] = 2. 0-2. 5，3η (NaOH) / [η (Mg2+) +η (Fe3+) ] = 1. 8-2. 5，NaOH 浓度为 1· 0-6. Omol/L，η (NaOH)、η (Mg2+)、 η (Fe3+) ^n(Na2CO3)分别为NaOH、Mg2+、i^e3+、Na2CO3的摩尔数；将上述混合盐溶液和混合碱溶液同时加入全返混液膜反应器，调节反应器转子与定子之间的狭缝宽度为0. 01-0. 03mm，工作电压为80-120V，转子转速为3500-6000rpm，反应时间l-5min，将得到的混合浆液加入晶化釜中搅拌晶化，保持釜内混合浆液的温度为80-120°C，回流晶化6-12h，得到镁铁水滑石前体浆液；镁铁水滑石前体浆液，经离心洗涤至PH = 7-8，在80-20(TC干燥12-4 后，即得 MgFe-LDHs 前体；B、制备磁性纳米固体碱催化剂将上述所得的MgFe-LDHs前体放入坩埚，在马弗炉中700-900°C焙烧2-4h，具体方案为马弗炉起始温度为15-30°C，然后以1_10°C /min的升温速率程序升温至700-90(TC，然后再保持l_4h，之后自然冷却至室温；焙烧结束后，将制得的磁性纳米固体碱催化剂取出，放入干燥器中保存。步骤B制备的磁性纳米固体碱催化剂为MgO和MgFe2O4复合物，具有磁性，粒度大小为纳米级。用本专利技术制备的磁性纳米固体碱催化剂用于丙酮和柠檬醛的羟醛缩合反应合成假紫罗兰酮，其化学反应式为C3H60+C1QH160 — C13H2Q0+H20，反应条件如下反应压力为常压， 反应温度40-150°C，反应时间2-他，丙酮与柠檬醛的摩尔比为1-10，加入上述步骤B制备的磁性纳米固体碱催化剂，加入量为丙酮与柠檬醛质量之和的5-20%。本专利技术制备的磁性纳米固体碱催化剂具有纳米级粒子尺寸，能够催化丙酮和柠檬醛的羟醛缩合合成假紫罗兰酮，在催化反应中有较高的活性和选择性，通过外加磁场可以实现催化剂的回收再利用，磁性分离回收是一种绿色的过程，避免了传统分离方式带来的催化剂的损失、氧化等问题，同时使催化剂保持了较高的活性。附图说明图1是实施例1所制备的磁性纳米固体碱催化剂的XRD谱图。图2是实施例1所制备的磁性纳米固体碱催化剂的SEM图像。具体实施例方式下面结合实施例对本专利技术作进一步的描述实施例1A 称取 115. 38g Mg(NO3)2 · 6H20 禾口 60. 60g Fe(NO3)3 · 9H20 溶解在去离子水中配成500mL混合盐溶液；然后再称取108. OOg NaOH和31. 78g Na2CO3溶解在去离子水中配成 500mL混合碱溶液；将上述两种混合溶液同时加入全返混液膜反应器，调节反应器转子与定子之间的狭缝宽度为0. 02mm，工作电压为100V，转自转速为4000rpm，返混时间2min，将得到的混合浆液加入晶化釜中搅拌晶化，保持釜内混合浆液的温度为80°C回流晶化他，得到镁铁水滑石前体浆液；镁铁水滑石前体浆液，经离心洗涤至PH = 7. 5，在80°C电热恒温鼓风干燥箱中干燥24h后，即得MgFe-LDHs前体；B 将上述所得的MgFe-LDHs前体放入坩埚，在马弗炉中900°C焙烧4h，具体方案为马弗炉起始温度为25°C，然后以1°C /min的升温速率程序升温至900°C，然后再900°C 保持4h，之后自然冷却至室温；焙烧结束后，将制得的磁性纳米固体碱催化剂取出，放入干燥器中保存。步骤B制备的磁性纳米固体碱催化剂为MgO和MgFe2O4复合物，具有磁性，粒度大小为纳米级。用该磁性纳米固体碱催化剂催化丙酮和柠檬醛反应生成假紫罗酮在25mL三口烧瓶中加入丙酮2. 35mL、柠檬醛2. 33mL,混合均勻后加入0. 39g步骤B制得的磁性纳米固体碱催化剂，反应压力为常压，反应温度70°C，反应时间他，柠檬醛的转化率为81. 20%，假紫罗兰酮的选择性为65. 00%。实施例2A:称取 71.79g Mg (NO3) 2 · 6H20 和 56. 56g Fe (NO3) 3 · 9H20 溶解在去离子水中配成350mL混合盐溶液；然后再称取78. 40g NaOH和29. 68g Na2CO3溶解在去离子水中配成 350mL混合碱溶液；将上述两种混合溶液同时加入全返混液膜反应器，调节反应器转子与定子之间的狭缝宽度为0. 01mm，工作电压为100V，转子转速为4000rpm，反混时间2min，将得到的混合浆液加入晶化釜中搅拌晶化，保持釜内混合浆液的温度为80 90°C回流晶化 6h,得到镁铁水滑石前体浆液；镁铁水滑石前体浆液，经离心洗涤至pH = 7. 5，在80°C电热恒温鼓风干燥箱中干本文档来自技高网...
【技术保护点】
１．一种磁性纳米固体碱催化剂的制备方法，其特征在于，其具体制备步骤如下：Ａ、制备ＭｇＦｅ－ＬＤＨｓ前体：称取Ｍｇ（ＮＯ３）２·６Ｈ２Ｏ和Ｆｅ（ＮＯ３）３·９Ｈ２Ｏ溶解在去离子水中配成混合盐溶液，其中Ｍｇ２＋浓度为０．１２－６ｍｏｌ／Ｌ，Ｍｇ２＋与Ｆｅ３＋摩尔比为２－４；然后再称取ＮａＯＨ和Ｎａ２ＣＯ３溶解在去离子水中配成混合碱溶液，其中ｎ（Ｎａ２ＣＯ３）／［ｎ（Ｆｅ３＋）］＝２．０－２．５，ｎ（ＮａＯＨ）／［ｎ（Ｍｇ２＋）＋ｎ（Ｆｅ３＋）］＝１．８－２．５，ＮａＯＨ浓度为１．０－６．０ｍｏｌ／Ｌ，ｎ（ＮａＯＨ）、ｎ（Ｍｇ２＋）、ｎ（Ｆｅ３＋）、ｎ（Ｎａ２ＣＯ３）分别为ＮａＯＨ、Ｍｇ２＋、Ｆｅ３＋、Ｎａ２ＣＯ３的摩尔数；将上述混合盐溶液和混合碱溶液同时加入全返混液膜反应器，调节反应器转子与定子之间的狭缝宽度为０．０１－０．０３ｍｍ，工作电压为８０－１２０Ｖ，转子转速为３５００－６０００ｒｐｍ，反应时间１－５ｍｉｎ，将得到的混合浆液加入晶化釜中搅拌晶化，保持釜内混合浆液的温度为８０－１２０℃，回流晶化６－１２ｈ，得到镁铁水滑石前体浆液；镁铁水滑石前体浆液，经离心洗涤至ｐＨ＝７－８，在８０－２００℃干燥１２－４８ｈ后，即得ＭｇＦｅ－ＬＤＨｓ前体；Ｂ、制备磁性纳米固体碱催化剂：将上述所得的ＭｇＦｅ－ＬＤＨｓ前体放入坩埚，在马弗炉中７００－９００℃焙烧２－４ｈ，具体方案为：马弗炉起始温度为１５－３０℃，然后以１－１０℃／ｍｉｎ的升温速率程序升温至７００－９００℃，然后再保持１－４ｈ，之后自然冷却至室温；焙烧结束后，将制得的磁性纳米固体碱催化剂取出，放入干燥器中保存。...
【技术特征摘要】
1.一种磁性纳米固体碱催化剂的制备方法，其特征在于，其具体制备步骤如下A、制备MgFe-LDHs前体称取Mg(NO3)2·6Η20和!^e (NO3)3^H2O溶解在去离子水中配成混合盐溶液，其中Mg2+浓度为0. 12-6mol/L, Mg2+与!^3+摩尔比为2-4 ；然后再称取NaOH和 Na2CO3溶解在去离子水中配成混合碱溶液，其中η (Na2CO3) / [η (Fe3+) ] = 2. 0-2. 5, η (NaOH) / [η (Mg2+) +η (Fe3+) ] = 1. 8-2. 5，NaOH 浓度为 1· 0-6. Omol/L，η (NaOH)、η (Mg2+)、η (Fe3+)、 Ii(Na2CO3)分别为NaOH、Mg2+、Fe3\ Na2CO3的摩尔数；将上述混合盐溶液和混合碱溶液同时加入全返混液膜反应器，调节反应器转子与定子之间的狭缝宽度为0.01-0. 03mm，工作电压为80-120V，转子转速为3500-6000rpm，反应时间l-5min，将得到的混合浆液加入晶化釜中搅拌晶化，保持釜内混合浆液的温度为80-120°C，回流晶化6-12h，得到镁铁水滑石前体浆液；镁铁水滑石前体浆液，经离心洗涤...
【专利技术属性】
技术研发人员：张法智，宋芳艳，赵晓非，
申请(专利权)人：北京化工大学，
类型：发明
国别省市：11
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