CN106345446A - 一种用于合成碳酸二甲酯的固体催化剂 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种用于合成碳酸二甲酯的固体催化剂，以改性纳米凹土为载体，以硝酸镁为前驱体，通过浸渍、烘干、焙烧的方法将氧化镁负载于改性纳米凹土上；所述改性纳米凹土制备方法为：取纳米凹土30‑40份分散于45‑55份质量分数为15‑25％的氨水中，40‑50℃条件下搅拌25‑35min，再加入5‑15份CoCl2·6H2O，搅拌20‑30min，降温后过滤，干燥即得。本发明提供的催化剂性能稳定，可反复使用，多次使用后催化效率无明显降低，可以用于催化碳酸乙烯酯与甲醇进行酯交换反应生成碳酸二甲酯。

Description

一种用于合成碳酸二甲酯的固体催化剂
技术领域
本发明属于化工领域，涉及中间体，具体涉及一种用于合成碳酸二甲酯的固体催化剂。
背景技术
碳酸二甲酯(DMC)，常温时是一种无色透明的液体，难溶于水，但可与醇、醚、酮等几乎所有有机溶剂混溶。DMC毒性很低，在1992年就被欧洲列为无毒产品，是一种符合现代清洁工艺要求的环保型化工原料，因此DMC的合成技术受到了国内外化工界的广泛重视。
发明内容
本发明的目的在于提供一种用于合成碳酸二甲酯的固体催化剂。
本发明的上述目的是通过下面的技术方案得以实现的：
一种用于合成碳酸二甲酯的固体催化剂，以改性纳米凹土为载体，以硝酸镁为前驱体，通过浸渍、烘干、焙烧的方法将氧化镁负载于改性纳米凹土上；所述改性纳米凹土制备方法为：取纳米凹土30-40份分散于45-55份质量分数为15-25％的氨水中，40-50℃条件下搅拌25-35min，再加入5-15份CoCl2·6H2O，搅拌20-30min，降温后过滤，干燥即得。
优选地，所述改性纳米凹土制备方法为：取纳米凹土35份分散于50份质量分数为20％的氨水中，45℃条件下搅拌30min，再加入10份CoCl2·6H2O，搅拌25min，降温后过滤，干燥即得。
所述固体催化剂具体制备方法包括：
步骤S1：将一定量的改性纳米凹土加入去离子水中，改性纳米凹土与去离子水质量比为1:10-1:20，超声分散30-60分钟，功率120-240W；
步骤S2：将硝酸镁加入步骤S1所得的物质中，磁力搅拌8-12h，其中硝酸镁与改性纳米凹土的质量比为1:10-1:20；
步骤S3：将步骤S2所得物质在水浴中蒸干，随后转移到烘箱中80-120℃烘干，随后转移到管式炉中，在氮气气氛或氩气气氛下升温至400-450℃，并在此温度下保持3-5h，降温后取出即得所述固体催化剂。
优选地，改性纳米凹土与去离子水质量比为1:15，超声分散45分钟，功率180W。
优选地，所述硝酸镁与改性纳米凹土的质量比为1:15。
上述固体催化剂在催化碳酸乙烯酯与甲醇进行酯交换反应生成碳酸二甲酯中的应用。
本发明的优点：
本发明提供的催化剂性能稳定，可反复使用，多次使用后催化效率无明显降低，可以用于催化碳酸乙烯酯与甲醇进行酯交换反应生成碳酸二甲酯。
具体实施方式
下面结合实施例进一步说明本发明的实质性内容，但并不以此限定本发明保护范围。尽管参照较佳实施例对本发明作了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的实质和范围。
实施例1：固体催化剂的制备
以改性纳米凹土为载体，以硝酸镁为前驱体，通过浸渍、烘干、焙烧的方法将氧化镁负载于改性纳米凹土上；所述改性纳米凹土制备方法为：取纳米凹土35份分散于50份质量分数为20％的氨水中，45℃条件下搅拌30min，再加入10份CoCl2·6H2O，搅拌25min，降温后过滤，干燥即得。
具体制备方法包括：
步骤S1：将一定量的改性纳米凹土加入去离子水中，改性纳米凹土与去离子水质量比为1:15，超声分散45分钟，功率180W；
步骤S2：将硝酸镁加入步骤S1所得的物质中，磁力搅拌10h，其中硝酸镁与改性纳米凹土的质量比为1:15；
步骤S3：将步骤S2所得物质在水浴中蒸干，随后转移到烘箱中100℃烘干，随后转移到管式炉中，在氮气气氛或氩气气氛下升温至420℃，并在此温度下保持4h，降温后取出即得所述固体催化剂。
实施例2：固体催化剂的制备
以改性纳米凹土为载体，以硝酸镁为前驱体，通过浸渍、烘干、焙烧的方法将氧化镁负载于改性纳米凹土上；所述改性纳米凹土制备方法为：取纳米凹土30份分散于45份质量分数为15％的氨水中，40℃条件下搅拌35min，再加入5份CoCl2·6H2O，搅拌20min，降温后过滤，干燥即得。
具体制备方法包括：
步骤S1：将一定量的改性纳米凹土加入去离子水中，改性纳米凹土与去离子水质量比为1:10，超声分散60分钟，功率240W；
步骤S2：将硝酸镁加入步骤S1所得的物质中，磁力搅拌12h，其中硝酸镁与改性纳米凹土的质量比为1:10；
步骤S3：将步骤S2所得物质在水浴中蒸干，随后转移到烘箱中80℃烘干，随后转移到管式炉中，在氮气气氛或氩气气氛下升温至400℃，并在此温度下保持5h，降温后取出即得所述固体催化剂。
实施例3：固体催化剂的制备
以改性纳米凹土为载体，以硝酸镁为前驱体，通过浸渍、烘干、焙烧的方法将氧化镁负载于改性纳米凹土上；所述改性纳米凹土制备方法为：取纳米凹土40份分散于55份质量分数为25％的氨水中，50℃条件下搅拌35min，再加入15份CoCl2·6H2O，搅拌30min，降温后过滤，干燥即得。
具体制备方法包括：
步骤S1：将一定量的改性纳米凹土加入去离子水中，改性纳米凹土与去离子水质量比为1:20，超声分散30分钟，功率120W；
步骤S2：将硝酸镁加入步骤S1所得的物质中，磁力搅拌8h，其中硝酸镁与改性纳米凹土的质量比为1:20；
步骤S3：将步骤S2所得物质在水浴中蒸干，随后转移到烘箱中120℃烘干，随后转移到管式炉中，在氮气气氛或氩气气氛下升温至450℃，并在此温度下保持3h，降温后取出即得所述固体催化剂。
实施例4：固体催化剂的制备
以改性纳米凹土为载体，以硝酸镁为前驱体，通过浸渍、烘干、焙烧的方法将氧化镁负载于改性纳米凹土上；所述改性纳米凹土制备方法为：取纳米凹土35份分散于50份质量分数为20％的氨水中，45℃条件下搅拌30min，再加入8份CoCl2·6H2O，搅拌25min，降温后过滤，干燥即得。
具体制备方法包括：
步骤S1：将一定量的改性纳米凹土加入去离子水中，改性纳米凹土与去离子水质量比为1:15，超声分散45分钟，功率180W；
步骤S2：将硝酸镁加入步骤S1所得的物质中，磁力搅拌10h，其中硝酸镁与改性纳米凹土的质量比为1:15；
步骤S3：将步骤S2所得物质在水浴中蒸干，随后转移到烘箱中100℃烘干，随后转移到管式炉中，在氮气气氛或氩气气氛下升温至420℃，并在此温度下保持4h，降温后取出即得所述固体催化剂。
实施例5：固体催化剂的制备
以改性纳米凹土为载体，以硝酸镁为前驱体，通过浸渍、烘干、焙烧的方法将氧化镁负载于改性纳米凹土上；所述改性纳米凹土制备方法为：取纳米凹土35份分散于50份质量分数为20％的氨水中，45℃条件下搅拌30min，再加入12份CoCl2·6H2O，搅拌25min，降温后过滤，干燥即得。
具体制备方法包括：
步骤S1：将一定量的改性纳米凹土加入去离子水中，改性纳米凹土与去离子水质量比为1:15，超声分散45分钟，功率180W；
步骤S2：将硝酸镁加入步骤S1所得的物质中，磁力搅拌10h，其中硝酸镁与改性纳米凹土的质量比为1:15；
步骤S3：将步骤S2所得物质在水浴中蒸干，随后转移到烘箱中100℃烘干，随后转移到管式炉中，在氮气气氛或氩气气氛下升温至420℃，并在此温度下保持4h，降温后取出即得所述固体催化剂。
实施例6：对比实施例，纳米凹土不改性
以纳米凹土为载体，以硝酸镁为前驱体，通过浸渍、烘干、焙烧的方法将氧化镁负载于纳米凹土上，具体制备方法包括：
步骤S1：将一定量的纳米凹土加入去离子水中，纳米凹土与去离子水质量比为1:15，超声分散45分钟，功率180W；
步骤S2：将硝酸镁加入步骤S1所得的物质中，磁力搅拌10h，其中硝酸镁与纳米凹土的质量比为1:15；
步骤S3：将步骤S2所得物质在水浴中蒸干，随后转移到烘箱中100℃烘干，随后转移到管式炉中，在氮气气氛或氩气气氛下升温至420℃，并在此温度下保持4h，降温后取出即得。
实施例7：效果实施例
分别测试实施例1-6制备的催化剂催化碳酸乙烯酯与甲醇进行酯交换反应生成碳酸二甲酯的转化率(％)以及催化剂反复循环套用五十次后的催化效率降低百分比值(％)。
转化率(％) 催化效率降低百分率(％)
实施例1 99.3 4
实施例6 90.8 53
实施例2-5测定结果与实施例1基本一致，不再一一罗列。
结果表明，本发明提供的催化剂性能稳定，可反复使用，多次使用后催化效率无明显降低，可以用于催化碳酸乙烯酯与甲醇进行酯交换反应生成碳酸二甲酯。
上述实施例的作用在于说明本发明的实质性内容，但并不以此限定本发明的保护范围。本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的实质和保护范围。

Claims (6)

1.一种用于合成碳酸二甲酯的固体催化剂，其特征在于，以改性纳米凹土为载体，以硝酸镁为前驱体，通过浸渍、烘干、焙烧的方法将氧化镁负载于改性纳米凹土上；所述改性纳米凹土制备方法为：取纳米凹土30-40份分散于45-55份质量分数为15-25％的氨水中，40-50℃条件下搅拌25-35min，再加入5-15份CoCl2·6H2O，搅拌20-30min，降温后过滤，干燥即得。
2.根据权利要求1所述的固体催化剂，其特征在于，所述改性纳米凹土制备方法为：取纳米凹土35份分散于50份质量分数为20％的氨水中，45℃条件下搅拌30min，再加入10份CoCl2·6H2O，搅拌25min，降温后过滤，干燥即得。
3.根据权利要求1或2所述的固体催化剂，其特征在于，其具体制备方法包括：
步骤S1：将一定量的改性纳米凹土加入去离子水中，改性纳米凹土与去离子水质量比为1:10-1:20，超声分散30-60分钟，功率120-240W；
步骤S2：将硝酸镁加入步骤S1所得的物质中，磁力搅拌8-12h，其中硝酸镁与改性纳米凹土的质量比为1:10-1:20；
步骤S3：将步骤S2所得物质在水浴中蒸干，随后转移到烘箱中80-120℃烘干，随后转移到管式炉中，在氮气气氛或氩气气氛下升温至400-450℃，并在此温度下保持3-5h，降温后取出即得所述固体催化剂。
4.根据权利要求3所述的固体催化剂，其特征在于：改性纳米凹土与去离子水质量比为1:15，超声分散45分钟，功率180W。
5.根据权利要求3所述的固体催化剂，其特征在于：所述硝酸镁与改性纳米凹土的质量比为1:15。
6.权利要求1或2所述的固体催化剂在催化碳酸乙烯酯与甲醇进行酯交换反应生成碳酸二甲酯中的应用。
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