CN108610236A - 一种提高香茅醛加氢合成香茅醇选择性的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种提高香茅醛加氢合成香茅醇选择性的方法，包括以下步骤：使用金属纳米粒子@MOFs作为催化剂，经过活化处理后，在氢气气氛、压力为0.1MPa‑1MPa的条件下，伴随搅拌和加热，催化香茅醛选择性加氢生成香茅醇。该方法相对于传统的催化反应过程，催化条件温和、效率和产率高，且对主产物香茅醇的选择性高。而该法通过把纳米级金属纳米粒子包裹在MOFs之中，由于MOFs结构的保护作用，使得金属纳米粒子在反应过程中不会团聚和再生长，从而保证催化剂的持续高效和稳定。
Description
技术领域
本发明涉及MOFs复合材料和催化剂技术领域，尤其涉及一种提高香茅醛加氢合成香茅醇选择性的方法。
背景技术
香茅醛是制备多种精细化学品的一种很重要的原料。香茅醛结构中的羰基选择性加氢生成不饱和醇-香茅醇,它被广泛的用于香水。香茅醇具有广泛的用途，它是一种非常重要的香料，具有新鲜的玫瑰香气,通常与香叶醇、苯乙醇等花香香料相调配，并可以用作制造羟基二氢香茅醇、羟基二氢香茅醛的原料；亦用于调配皂用、室内清新剂等；香茅醇也可用于食用香料,如软饮料、烘烤食品、香糖、果冻及布丁。作为大宗香料原料之一的香茅醇,其需求量越来越大，因而它的合成具有很大的经济价值。然而它的来源主要有四条途径:从植物精油中分离、由香茅醛还原、香叶醇部分加氢和蒎烯合成法。所以研究香茅醛选择性加氢生成香茅醇具有重要意义。但其过程复杂，条件苛刻，成本高。
由于自身独特的结构特点，香茅醛选择性加氢生产香茅醇较为困难。香茅醛结构中含有两个不共轭加氢官能团,一个C＝C和一个C＝O。在加氢反应过程中，反应可以发生在不同的位置或者进行不同程度的加氢而得到结构各异的催化产物。加在醛基上生成香茅醇,加在双键上生成二氢香茅醛,同时加在双键和醛基上则得到二甲基辛醇。另外它还可以通过闭环反应生成异胡薄荷醇,进一步加氢得到副产物薄荷醇.在此反应中,要得到一种单一的主产物香茅醇,则需找到一种高效的选择性加氢的催化剂,只还原醛基生成香茅醇而对碳碳双键没有影响的较温和的催化剂。
催化反应示意图如图6所示：
综上所述，香茅醇因其重要的工业价值引起了研究者广泛的关注。而传统的制备方法往往存在过程繁琐和选择性低等问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种提高香茅醛加氢合成香茅醇选择性的方法，解决上述现有技术问题中的一个或者多个。
本发明提供一种提高香茅醛加氢合成香茅醇选择性的方法，包括以下步骤：使用金属纳米粒子@MOFs作为催化剂，在氢气气氛、压力为 0.1MPa-1MPa的条件下，伴随搅拌和加热，催化香茅醛选择性加氢生成香茅醇。
上述的催化剂是由金属纳米颗粒和不同金属有机骨架材料通过原位包裹的方式得到的金属纳米粒子和MOFs的复合物催化剂，包括金属纳米粒子@ZIF系列、金属纳米粒子@UiO-66系列、金属纳米粒子@MIL-53系列的催化剂。
具体的，复合物催化剂包括：
Pt@ZIF系列，具体的包括Pt@ZIF-67和Pt@ZIF-8；ZIF为沸石咪唑类骨架材料。
Pt@UiO-66系列，具体的，根据酸碱性的不同包括Pt@UiO-66、 Pt@UiO-66-NH2和Pt@UiO-66-SO3H。
具体的，UiO-66(参见文献doi:10.1002/chem.200903526)，UiO-66-NH2 (参见文献doi:10.1002/chem.200903526)。
Pt@MIL-53系列，具体的，有Pt@MIL-53和Pt@MIL-53-SO3H的催化剂。具体的，MIL-53(参见文献doi:10.1021/ja0276974)。
其中，在保证催化剂结构稳定的情况下，随着压力的升高，催化加氢的转化率越高，选择性也越高。因此，优选0.1MPa-1MPa。
在一些实施方式中，金属纳米粒子为具备还原性的金属纳米粒子。
在一些实施方式中，金属纳米粒子的尺寸为1-10nm。金属纳米颗粒的催化活性与纳米颗粒尺寸息息相关，一般颗粒尺寸越小活性越高。
在一些实施方式中，金属纳米粒子为Pt纳米颗粒、Pd纳米颗粒。
在一些实施方式中，MOFs是由金属离子或团簇与有机配体通过配位自主装所形成的具有周期性网状结构的多孔材料，所述金属离子为Co离子、 Zn离子、Fe离子和Zr离子，所述有机配体为对苯二甲酸、2-氨基-均苯三甲酸和二甲基咪唑。
在一些实施方式中，搅拌的速率为100-800rpm。搅拌速度越快越有利于反应的传递过程，提高催化效率，但搅拌速度过快会影响催化剂结构的稳定，造成催化剂的破损。因此，优选搅拌的速率为100-800rpm。
在一些实施方式中，加热的温度为50-150℃。反应温度越高能有效的提高反应速率，但温度过高一方面会导致反应溶剂的沸腾造成催化体系的不稳定，另一方面过高的温度会导致复合催化剂结构的破坏，导致催化选择性的降低。因此各个体系的催化反应温度上限受到MOFs材料结构热稳定性的限制。因此，优选的加热温度为50-150℃。
在一些实施方式中，活化处理包括以下步骤，将催化剂在温度100-120℃下，真空干燥10-12h。
有益效果：
1、本发明实施例的方法相对于传统的催化反应过程，催化条件温和、效率和产率高；
2、本发明实施例的方法通过把纳米级金属纳米粒子包裹在MOFs之中，由于MOFs结构的保护作用，使得金属纳米粒子在反应过程中不会团聚和再生长，从而保证催化剂的持续高效和稳定。
3、该方法应用于香茅醛加氢体系中，能有效提高香茅醛加氢生成香茅醇的选择性。
附图说明
图1实施例1中pvp分散的Pt纳米粒子的TEM图；
图2实施例1中ZIF-67和Pt@ZIF-67的XRD图；
图3实施例1中Pt@ZIF-67的TEM图；
图4实施例3中Pt@ZIF-8的SEM图；
图5实施例3中Pt@ZIF-8的TEM图；
图6背景技术中催化反应示意图。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步描述。以下实施例只是用于更加清楚地说明本发明的性能，而不能仅局限于下面的实施例。
实施例1：
Pt@ZIF-67催化剂的制备
常温常压下，将32.84mg2-甲基咪唑、58.205mg Co(NO3)2·6H2O和 0.3mL pvp分散的约为3nm的Pt纳米粒子甲醇溶液在室温下混合静置24h，将所得沉淀进行洗涤、离心、干燥，得到Pt@ZIF-67。其中，pvp分散的约Pt纳米粒子如图1所示，Pt@ZIF-67的XRD图如图2所示，Pt@ZIF-67的 TEM图的TEM图如图3所示。
Pt@ZIF-67作为催化剂进行催化反应
将Pt@ZIF-67催化剂称取在真空烘箱中120℃抽真空10h进行活化，已活化Pt@ZIF-67催化剂15mg于聚四氟乙烯内衬中，加入15mL甲醇作溶剂，超声10min使催化剂分散均匀；然后加入100μL香茅醛与磁力搅拌子，组装好高压反应釜并通入氢气。反应条件设置为：氢气压力1MPa，温度50℃，搅拌速度250rpm，反应时间12h。使用气相色谱检测GC检测香茅醛及其加氢产物，结果为：转化率>99％，主要产物香茅醇的选择性>99％。
实施例2：
Pd@ZIF-67催化剂的制备
Pd@ZIF-67催化剂的制备的方法和实施例1一样，仅将Pt纳米粒子替换为Pd纳米粒子。
将Pt@ZIF-67催化剂称取在真空烘箱中100℃抽真空12h进行活化，称取已活化Pd@ZIF-67催化剂15mg于聚四氟乙烯内衬中，加入15mL甲醇作溶剂，超声10min使催化剂分散均匀；然后加入100μL香茅醛与磁力搅拌子，组装好高压反应釜并通入氢气。反应条件设置为：氢气压力 0.1MPa，温度150℃，搅拌速度800rpm，反应时间10h。使用GC检测香茅醛及其加氢产物，结果为：转化率约85％，主要产物香茅醇的选择性>90％。
实施例3：
Pt@ZIF-8催化剂的制备
常温常压下，将15mL 2-甲基咪唑(25mM)、15mL Co(NO3)2·6H2O(25 mM)和1mL pvp分散的约为1nm的Pt纳米粒子甲醇溶液，在室温下混合静置24h,将所得沉淀进行洗涤、离心、干燥，得到Pt@ZIF-8。
其中，Pt@ZIF-8的SEM图如图4所示，Pt@ZIF-8的TEM图如图5 所示，从数据中可以看到Pt被均匀的包裹进MOFs里，得到不同种性能良好的催化剂。
Pt@ZIF-8作为催化剂进行催化反应
将Pt@ZIF-8催化剂称取在真空烘箱中110℃抽真空11h进行活化，称取已活化Pt@ZIF-8催化剂15mg于聚四氟乙烯内衬中，加入15mL甲醇作溶剂，超声10min使催化剂分散均匀；然后加入100μL香茅醛与磁力搅拌子，组装好高压反应釜并通入氢气。反应条件设置为：氢气压力0.5MPa，温度60度，搅拌速度100rpm，反应时间16h。使用GC检测香茅醛及其加氢产物，结果为：转化率约90％，主要产物香茅醇的选择性>99％。
实施例4：
Pt@UIO-66催化剂的制备
常压下，将16.6mg对苯二甲酸(H2BDC)、23.3mg Zn(NO3)2·6H2O、 1.37mL冰醋酸和70μLpvp分散的约为10nm的Pt纳米粒子甲醇溶液、10 mL DMF在室温下均匀混合于密闭玻璃瓶，然后在120℃烘箱内静置24h, 将所得沉淀进行洗涤、离心、干燥，得到Pt@UiO-66。
Pt@UIO-66作为催化剂进行催化反应
将Pt@UIO-66催化剂称取在真空烘箱中120℃抽真空12h进行活化，称取已活化Pt@UIO-66催化剂15mg于聚四氟乙烯内衬中，加入15mL甲醇作溶剂，超声10min使催化剂分散均匀；然后加入100μL香茅醛与磁力搅拌子，组装好高压反应釜并通入氢气。反应条件设置为：氢气压力 1MPa，温度150度，搅拌速度800rpm，反应时间12h。使用GC检测香茅醛及其加氢产物，结果为：转化率约97％，主要产物香茅醇的选择性约90％。
对比例1：
3nm Pt纳米粒子作为催化剂进行催化反应
量取和1mL 3nmPt纳米粒子溶液于聚四氟乙烯内衬中，加入15mL 甲醇作溶剂，超声10min使催化剂分散均匀；然后加入100μL香茅醛与磁力搅拌子，组装好高压反应釜并通入氢气。反应条件设置为：氢气压力 1MPa，温度60度，搅拌速度250rpm，反应时间12h。使用GC检测香茅醛及其加氢产物，结果为：转化率>99％，主要产物香茅醇的选择性约61％。结论：单分散的纳米粒子在反应后团聚形成尺寸更大的纳米粒子，降低了催化剂的活性；另外，该催化剂催化香茅醛加氢生成香茅醇的选择性相对于纳米颗粒@MOFs催化剂较差。
对比例2：Pt/分子筛作为催化剂进行催化反应
称取已活化的传统Pt/分子筛催化剂15mg于聚四氟乙烯内衬中，加入 15mL甲醇作溶剂，超声10min使催化剂分散均匀；然后加入100μL香茅醛与磁力搅拌子，组装好高压反应釜并通入氢气。反应条件设置为：氢气压力1MPa，温度60度，搅拌速度250rpm，反应时间12h。使用GC检测香茅醛及其加氢产物，结果为：转化率>99％，主要产物香茅醇的选择性约69％。
结论：该催化剂催化香茅醛加氢生成香茅醇的选择性相对于纳米颗粒 @MOFs催化剂较差。
对比例3：Pt@ZIF-67作为催化剂在较高温度下进行催化反应
称取实施例2制备的已活化Pt@ZIF-67催化剂15mg于聚四氟乙烯内衬中，加入15mL二甲基甲酰胺作溶剂，超声10min使催化剂分散均匀；然后加入100μL香茅醛与磁力搅拌子，组装好高压反应釜并通入氢气。反应条件设置为：氢气压力1MPa，温度200度，搅拌速度250rpm，反应时间12h。使用GC检测香茅醛及其加氢产物，结果为：转化率>99％，主要产物香茅醇的选择性约81％。而实施例1中Pt@ZIF-67作为催化剂，产物香茅醇的选择性大于99％。
结论：反应后单分散Pt@ZIF-67催化剂结构发生改变，其中的ZIF-67 转变为氧化钴并团聚，降低了催化剂的活性；另外，结构改变后的催化剂催化香茅醛加氢生成香茅醇的选择性较差。
对比例4：Pt@ZIF-67作为催化剂在较低转速下进行催化反应
称取实施例2制备的已活化Pt@ZIF-67催化剂15mg于聚四氟乙烯内衬中，加入15mL甲醇作溶剂，超声10min使催化剂分散均匀；然后加入 100μL香茅醛与磁力搅拌子，组装好高压反应釜并通入氢气。反应条件设置为：氢气压力1MPa，温度60度，搅拌速度10rpm，反应时间12h。使用GC检测香茅醛及其加氢产物，结果为：转化率约70％，主要产物香茅醇的选择性>99％。
结论：搅拌速度低，导致香茅醛的转化率偏低。
对比例5：Pt@ZIF-67作为催化剂在较高转速下进行催化反应
称取取实施例2制备的已活化Pt@ZIF-67催化剂15mg于聚四氟乙烯内衬中，加入15mL甲醇作溶剂，超声10min使催化剂分散均匀；然后加入100μL香茅醛与磁力搅拌子，组装好高压反应釜并通入氢气。反应条件设置为：氢气压力1MPa，温度60度，搅拌速度1000rpm，反应时间12h。使用GC检测香茅醛及其加氢产物，结果为：转化率>99％，主要产物香茅醇的选择性>99％。
结论：搅拌速度过高，导致催化剂结构破坏，使其循环稳定性差，结构破环后，选择性明显降低。
对比例6：20nm Pt@ZIF-67作为催化剂进行催化反应
称取取实施例2制备的已活化20nm Pt@ZIF-67催化剂15mg于聚四氟乙烯内衬中，加入15mL甲醇作溶剂，超声10min使催化剂分散均匀；然后加入100μL香茅醛与磁力搅拌子，组装好高压反应釜并通入氢气。反应条件设置为：氢气压力1MPa，温度60度，搅拌速度250rpm，反应时间12h。使用GC检测香茅醛及其加氢产物，结果为：转化率约63％，主要产物香茅醇的选择性>99％。
结论：尺寸较大，催化剂的活性低，导致转化率低。
对比例7：Pt@ZIF-67作为催化剂在较低压强下进行催化反应
称取取实施例2制备的已活化Pt@ZIF-67催化剂15mg于聚四氟乙烯内衬中，加入15mL甲醇作溶剂，超声10min使催化剂分散均匀；然后加入100μL香茅醛与磁力搅拌子，组装好高压反应釜并通入氢气。反应条件设置为：氢气压力0.1MPa，温度60度，搅拌速度1000rpm，反应时间12h。使用GC检测香茅醛及其加氢产物，结果为：转化率约40％，主要产物香茅醇的选择性>99％。
结论：在低压下，溶液中的溶解氢参与反应，溶液中氢浓度降低，影响了反应速率，导致转化率低。
本发明提供的实施方案提供了一种方法相对于传统的催化反应过程，催化条件温和、效率和产率高，且对主产物香茅醇的选择性高。而该法通过把纳米级金属纳米粒子包裹在MOFs之中，由于MOFs结构的保护作用，使得金属纳米粒子在反应过程中不会团聚和再生长，从而保证催化剂的持续高效和稳定。
以上表述仅为本发明的优选方式，应当指出，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明创造构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些也应视为本发明的保护范围之内。
Claims (8)
1.一种提高香茅醛加氢合成香茅醇选择性的方法，其特征在于，包括以下步骤：使用金属纳米粒子@MOFs作为催化剂，经过活化处理后，在氢气气氛、压力为0.1MPa-1MPa的条件下，伴随搅拌和加热，催化香茅醛选择性加氢生成香茅醇。
2.根据权利要求1所述的一种提高香茅醛加氢合成香茅醇选择性的方法，其特征在于，所述金属纳米粒子为具备还原性的金属纳米粒子。
3.根据权利要求2所述的一种提高香茅醛加氢合成香茅醇选择性的方法，其特征在于，所述金属纳米粒子的尺寸为1-10nm。
4.根据权利要求2所述的一种提高香茅醛加氢合成香茅醇选择性的方法，其特征在于，所述金属纳米粒子为Pt纳米颗粒、Pd纳米颗粒。
5.根据权利要求1所述的一种提高香茅醛加氢合成香茅醇选择性的方法，其特征在于，所述MOFs是由金属离子或团簇与有机配体通过配位自主装所形成的具有周期性网状结构的多孔材料，所述金属离子为Co离子、Zn离子、Fe离子和Zr离子，所述有机配体为对苯二甲酸、2-氨基-均苯三甲酸和二甲基咪唑。
6.根据权利要求1所述的一种提高香茅醛加氢合成香茅醇选择性的方法，其特征在于，所述搅拌的速率为100-800rpm。
7.根据权利要求1所述的一种提高香茅醛加氢合成香茅醇选择性的方法，其特征在于，所述加热的温度为50-150℃。
8.根据权利要求1所述的一种提高香茅醛加氢合成香茅醇选择性的方法，其特征在于，所述活化处理包括以下步骤，将催化剂在温度100-120℃下，真空干燥10-12h。
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Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN110128378A (zh) * | 2019-05-06 | 2019-08-16 | 厦门大学 | 一种利用5-羟甲基糠醛选择性加氢制备2,5-呋喃二甲醇的方法 |
| CN110922316A (zh) * | 2019-12-04 | 2020-03-27 | 万华化学集团股份有限公司 | 一种由r-香茅醛制备l-薄荷酮的方法 |
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| CN113181969A (zh) * | 2021-05-12 | 2021-07-30 | 中山大学 | 一种高加氢选择性Ir@MIL-101(Fe)催化剂的制备方法及应用 |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101185904A (zh) * | 2007-01-18 | 2008-05-28 | 江苏工业学院 | 一种选择性液相加氢的催化剂及其制备方法及用途 |
| CN103949286A (zh) * | 2014-04-16 | 2014-07-30 | 国家纳米科学中心 | 一种用于选择性加氢反应的MOFs@贵金属@MOFs催化剂、制备方法及其用途 |
| CN106117593A (zh) * | 2016-06-16 | 2016-11-16 | 南京工业大学 | 一种制备纳米材料@金属有机骨架材料的方法 |
-
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Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101185904A (zh) * | 2007-01-18 | 2008-05-28 | 江苏工业学院 | 一种选择性液相加氢的催化剂及其制备方法及用途 |
| CN103949286A (zh) * | 2014-04-16 | 2014-07-30 | 国家纳米科学中心 | 一种用于选择性加氢反应的MOFs@贵金属@MOFs催化剂、制备方法及其用途 |
| CN106117593A (zh) * | 2016-06-16 | 2016-11-16 | 南京工业大学 | 一种制备纳米材料@金属有机骨架材料的方法 |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN110128378A (zh) * | 2019-05-06 | 2019-08-16 | 厦门大学 | 一种利用5-羟甲基糠醛选择性加氢制备2,5-呋喃二甲醇的方法 |
| CN110922316A (zh) * | 2019-12-04 | 2020-03-27 | 万华化学集团股份有限公司 | 一种由r-香茅醛制备l-薄荷酮的方法 |
| CN110922316B (zh) * | 2019-12-04 | 2022-11-08 | 万华化学集团股份有限公司 | 一种由r-香茅醛制备l-薄荷酮的方法 |
| CN112592485A (zh) * | 2020-12-04 | 2021-04-02 | 福州大学 | 一种聚离子液体功能化MOFs材料的制备及其在合成异胡薄荷醇中的应用 |
| CN112592485B (zh) * | 2020-12-04 | 2021-11-30 | 福州大学 | 一种聚离子液体功能化MOFs材料的制备及其在合成异胡薄荷醇中的应用 |
| CN113181969A (zh) * | 2021-05-12 | 2021-07-30 | 中山大学 | 一种高加氢选择性Ir@MIL-101(Fe)催化剂的制备方法及应用 |
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