CN101703949A - 一种微波固相法制备固体酸催化剂的方法及其应用 - Google Patents

一种微波固相法制备固体酸催化剂的方法及其应用 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种微波固相法制备固体酸催化剂的方法及其应用，催化剂以氧化锰八面体分子筛为载体，以氯化锡或者氯化铁为活性组分，采用微波固相的方法合成固体酸催化剂，有效的实现了活性组分在载体表面的均匀固载，并用于合成乙酸异戊酯的反应，可以较为简易的实现固体催化剂和液体反应物以及产物的分离，简化合成乙酸异戊酯的后处理过程，酯的产率最高可达85％。

Description

一种微波固相法制备固体酸催化剂的方法及其应用
技术领域
本发明涉及一种微波固相法制备固体酸催化剂的方法及其应用。
背景技术
乙酸异戊酯(Isoamyl acetate)，是无色透明的液体，也是食品工业重要的香料，具有较强的新鲜果香，稍甜，有类似熟香蕉、生梨和苹果样的气味。常用于配制食用果实香精、糖果制品、无酒精饮料，也适量用于烟用、日用化妆品香精中。乙酸异戊酯还是皮革、橡胶、油漆工业中极有用的有机溶剂，可做氯丁橡胶、硝化纤维、赛璐珞、樟脑、油墨、油漆、喷漆、清漆等的溶剂，是一种用途广泛的有机化工产品。
制备乙酸异戊酯的方法很多，传统制备乙酸异戊酯的方法有硫酸催化法、磷酸催化法、固体氯化物催化法、硅钨杂多酸催化法等多种(应用化工，2001，30(5)1-5)，专利CN1332925C公开了一种乙酸异戊酯的新工艺。专利CN 1293943C公开了一种制备乙酸异戊酯的催化剂制备方法。目前，工业上采用的合成催化剂多为浓硫酸为催化剂，但该方法存在反应时间长，副反应多、设备腐蚀严重和三废污染等一系列问题。
氯化物也是常用的催化剂之一，但是由于没有固载化，使之与反应物和液体产物的分离非常繁琐，增加了乙酸异戊酯合成后处理工艺。
发明内容
本发明的目的是提供一种微波固相法制备固体酸催化剂的方法及其应用。
本发明专利以具有一定酸性的氧化锰八面体分子筛(OMS-2)为载体，以氯化锡或氯化铁为活性组分，采用微波固相的方式快速合成固体酸催化剂，用于催化合成乙酸异戊酯，可以较为方便的实现固体催化剂和液体产物以及反应物的分离，简化后处理过程。
本发明具体技术方案如下：
一种微波固相法制备固体酸催化剂方法有如下步骤：固体酸催化剂以氧化锰八面体分子筛为载体，以氯化锡或者氯化铁为活性组分，采用微波固相的方法合成固体酸催化剂，微波加热功率为300～700w，加热时间3～5分钟。
每一克载体中活性组分氯化锡或者氯化铁的含量为0.001～0.01mmol。
使用上述方法制备的固体酸催化剂用于乙酸异戊酯的合成。
所用的活性组分为氯化锡或者氯化铁，并且活性组分与载体氧化锰八面体分子筛的结合方式是通过微波加热的方式。
本发明的有益效果：一是把活性组分氯化锡或氯化铁通过微波固相方式负载在氧化锰八面体分子筛上，催化剂合成方法简易。二是固体酸催化剂可以有效的实现催化剂和液体反应物和产物的分离，便于循环重复使用。采用微波固相的方法合成催化剂，有效的实现了活性组分在载体表面的均匀固载，并用于合成乙酸异戊酯的反应，可以实现固体催化剂和液体反应物以及产物的分离，简化后处理过程。
附图说明
图1微波固相合成的SnCl4/OMS-2催化剂的SEM图。
具体实施方式
实施例1：按照0.001mmol∶1g载体OMS-2的比值称取氯化锡和载体OMS-2，混合研磨，而后放入微波炉中600w功率下加热4分钟，即得到OMS-2负载的氯化锡固体酸催化剂。酯化反应条件为：催化剂用量为乙酸和异戊醇总质量的3.35％，乙酸和异戊醇的摩尔比为1∶1.5，反应温度控制为110～120℃，反应后经固液分离，分离的固体催化剂可以再用于反应，分离后的液体经水洗、蒸馏等进一步工艺处理，即得到乙酸异戊酯，酯产率为74％。
实施例2：按照0.009mmol∶1g载体OMS-2的比值称取氯化锡和载体OMS-2，混合研磨，而后放入微波炉中600w功率下加热4分钟理，即得到OMS-2负载的氯化锡固体酸催化剂。酯化反应条件为：催化剂用量为乙酸和异戊醇总质量的3.35％，乙酸和异戊醇的摩尔比为1∶1.5，反应温度控制为110～120℃，反应后经固液分离，分离的固体催化剂可以再用于反应，分离后的液体经水洗、蒸馏等进一步工艺处理，即得到乙酸异戊酯，酯产率为76％。
实施例3：按照0.005mmol∶1g载体OMS-2的比值称取氯化锡和载体OMS-2，混合研磨，而后放入微波炉中600w功率下加热4分钟，即得到OMS-2负载的氯化锡固体酸催化剂。酯化反应条件为：催化剂用量为乙酸和异戊醇总质量的3.35％，乙酸和异戊醇的摩尔比为1∶1.5，反应温度控制为110～120℃，反应后经固液分离，分离的固体催化剂可以再用于反应，分离后的液体经水洗、蒸馏等进一步工艺处理，即得到乙酸异戊酯，酯产率为85％。该催化剂重复使用三次，其酯产率仍保持80％以上。
实施例4：按照0.007mmol∶1g载体OMS-2的比值称取氯化铁和载体OMS-2，混合研磨，而后放入微波炉中600w功率下加热4分钟，即得到OMS-2负载的氯化铁固体酸催化剂。酯化反应条件为：催化剂用量为乙酸和异戊醇总质量的3.35％，乙酸和异戊醇的摩尔比为1∶1.5，反应温度控制为110～120℃，反应后经固液分离，分离的固体催化剂可以再用于反应，分离后的液体经水洗、蒸馏等进一步工艺处理，即得到乙酸异戊酯，酯产率为73％。
实施例5：按照0.009mmol∶1g载体OMS-2的比值称取氯化锡和载体OMS-2，混合研磨，而后放入微波炉中600w功率下加热4分钟，即得到OMS-2负载的氯化锡固体酸催化剂。酯化反应条件为：催化剂用量为乙酸和异戊醇总质量的3.35％，乙酸和异戊醇的摩尔比为1∶1.5，反应温度控制为110～120℃，反应后经固液分离，分离的固体催化剂可以再用于反应，分离后的液体经水洗、蒸馏等进一步工艺处理，即得到乙酸异戊酯，酯产率为75％。
实施例6：按照0.005mmol∶1g载体OMS-2的比值称取氯化锡和载体OMS-2，混合研磨，而后放入微波炉中600w功率下加热4分钟，即得到OMS-2负载的氯化锡固体酸催化剂.酯化反应条件为：催化剂用量为乙酸和异戊醇总质量的3.35％，乙酸和异戊醇的摩尔比为1∶1.5，反应温度控制为110～120℃，反应后经固液分离，分离的固体催化剂可以再用于反应，分离后的液体经水洗、蒸馏等进一步工艺处理，即得到乙酸异戊酯，酯产率为84％，该催化剂重复使用三次，其酯产率仍保持82％以上.
实施例7：按照0.001mmol∶1g载体OMS-2的比值称取氯化铁和载体OMS-2，混合研磨，而后放入微波炉中700w功率下加热3分钟，即得到OMS-2负载的氯化铁固体酸催化剂。酯化反应条件为：催化剂用量为乙酸和异戊醇总质量的3.35％，乙酸和异戊醇的摩尔比为1∶1.5，反应温度控制为110～120℃，反应后经固液分离，分离的固体催化剂可以再用于反应，分离后的液体经水洗、蒸馏等进一步工艺处理，即得到乙酸异戊酯，酯产率为76％。
实施例8：按照0.003mmol∶1g载体OMS-2的比值称取氯化锡和载体OMS-2，混合研磨，而后放入微波炉中300w功率下加热5分钟，即得到OMS-2负载的氯化锡固体酸催化剂。酯化反应条件为：催化剂用量为乙酸和异戊醇总质量的3.35％，乙酸和异戊醇的摩尔比为1∶1.5，反应温度控制为110～120℃，反应后经固液分离，分离的固体催化剂可以再用于反应，分离后的液体经水洗、蒸馏等进一步工艺处理，即得到乙酸异戊酯，酯产率为70％。
实施例9：本例作为对比。按照0.005mmol∶1g载体OMS-2的比值称取氯化锡和载体OMS-2，混合研磨，不经微波处理，得到的固体酸催化剂。酯化反应条件为：催化剂用量为乙酸和异戊醇总质量的3.35％，乙酸和异戊醇的摩尔比为1∶1.5，反应温度控制为110～120℃，反应后经固液分离，分离的固体催化剂可以再用于反应，分离后的液体经水洗、蒸馏等进一步工艺处理，即得到乙酸异戊酯，酯产率只有62％。

Claims (3)

1.一种微波固相法制备固体酸催化剂的方法，其特征在于有如下步骤：固体酸催化剂以氧化锰八面体分子筛为载体，以氯化锡或者氯化铁为活性组分，采用微波固相的方法合成固体酸催化剂，微波加热功率为300～700w，加热时间为3～5分钟。
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：上述每一克载体中活性组分氯化锡或者氯化铁的含量为0.001～0.01mmol。
3.使用权利要求1所述方法制备的固体酸催化剂用于乙酸异戊酯的合成。
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