CN115722247B - 一种用于合成硅烷偶联剂kh-560的非均相催化剂及其制备方法与应用 - Google Patents
一种用于合成硅烷偶联剂kh-560的非均相催化剂及其制备方法与应用 Download PDFInfo
- Publication number
- CN115722247B CN115722247B CN202211440355.3A CN202211440355A CN115722247B CN 115722247 B CN115722247 B CN 115722247B CN 202211440355 A CN202211440355 A CN 202211440355A CN 115722247 B CN115722247 B CN 115722247B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- heterogeneous catalyst
- solution
- stirring
- catalyst
- carbon nitride
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
- 239000002638 heterogeneous catalyst Substances 0.000 title claims abstract description 75
- 239000006087 Silane Coupling Agent Substances 0.000 title claims abstract description 30
- 230000002194 synthesizing effect Effects 0.000 title claims abstract description 29
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 title claims abstract description 10
- 238000003756 stirring Methods 0.000 claims abstract description 68
- 238000001354 calcination Methods 0.000 claims abstract description 38
- BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N platinum Chemical compound [Pt] BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 33
- 238000000034 method Methods 0.000 claims abstract description 30
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 28
- 229910002804 graphite Inorganic materials 0.000 claims abstract description 28
- 239000010439 graphite Substances 0.000 claims abstract description 28
- JMANVNJQNLATNU-UHFFFAOYSA-N oxalonitrile Chemical compound N#CC#N JMANVNJQNLATNU-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 28
- HQYALQRYBUJWDH-UHFFFAOYSA-N trimethoxy(propyl)silane Chemical compound CCC[Si](OC)(OC)OC HQYALQRYBUJWDH-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 24
- 239000002253 acid Substances 0.000 claims abstract description 19
- 238000001291 vacuum drying Methods 0.000 claims abstract description 17
- 238000003786 synthesis reaction Methods 0.000 claims abstract description 15
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 claims abstract description 14
- 239000003960 organic solvent Substances 0.000 claims abstract description 14
- XSQUKJJJFZCRTK-UHFFFAOYSA-N Urea Chemical compound NC(N)=O XSQUKJJJFZCRTK-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 12
- 239000004202 carbamide Substances 0.000 claims abstract description 12
- 229910052697 platinum Inorganic materials 0.000 claims abstract description 6
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 64
- OKKJLVBELUTLKV-UHFFFAOYSA-N Methanol Chemical compound OC OKKJLVBELUTLKV-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 54
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims description 54
- KFZMGEQAYNKOFK-UHFFFAOYSA-N Isopropanol Chemical group CC(C)O KFZMGEQAYNKOFK-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 44
- 239000003054 catalyst Substances 0.000 claims description 37
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 claims description 34
- 239000012298 atmosphere Substances 0.000 claims description 24
- 238000001035 drying Methods 0.000 claims description 22
- STMDPCBYJCIZOD-UHFFFAOYSA-N 2-(2,4-dinitroanilino)-4-methylpentanoic acid Chemical compound CC(C)CC(C(O)=O)NC1=CC=C([N+]([O-])=O)C=C1[N+]([O-])=O STMDPCBYJCIZOD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 19
- YUYCVXFAYWRXLS-UHFFFAOYSA-N trimethoxysilane Chemical compound CO[SiH](OC)OC YUYCVXFAYWRXLS-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 15
- 238000007036 catalytic synthesis reaction Methods 0.000 claims description 13
- 238000005406 washing Methods 0.000 claims description 12
- BPSIOYPQMFLKFR-UHFFFAOYSA-N trimethoxy-[3-(oxiran-2-ylmethoxy)propyl]silane Chemical compound CO[Si](OC)(OC)CCCOCC1CO1 BPSIOYPQMFLKFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 9
- XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N Argon Chemical compound [Ar] XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 8
- 239000007789 gas Substances 0.000 claims description 8
- 230000001681 protective effect Effects 0.000 claims description 5
- 229910052786 argon Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 230000035484 reaction time Effects 0.000 claims description 3
- 238000002156 mixing Methods 0.000 claims description 2
- 230000003197 catalytic effect Effects 0.000 abstract description 6
- 239000002815 homogeneous catalyst Substances 0.000 abstract description 6
- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N Hydrogen Chemical compound [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract description 3
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract description 3
- 238000007259 addition reaction Methods 0.000 abstract description 3
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 abstract description 3
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 abstract description 3
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 abstract description 3
- 239000010703 silicon Substances 0.000 abstract description 3
- 238000001914 filtration Methods 0.000 description 20
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 10
- 238000001308 synthesis method Methods 0.000 description 10
- 239000012300 argon atmosphere Substances 0.000 description 9
- 239000000463 material Substances 0.000 description 9
- LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N Ethanol Chemical compound CCO LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 6
- 238000010926 purge Methods 0.000 description 6
- YRKCREAYFQTBPV-UHFFFAOYSA-N acetylacetone Chemical compound CC(=O)CC(C)=O YRKCREAYFQTBPV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 4
- QJGQUHMNIGDVPM-UHFFFAOYSA-N nitrogen group Chemical group [N] QJGQUHMNIGDVPM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 239000004593 Epoxy Substances 0.000 description 3
- 238000006459 hydrosilylation reaction Methods 0.000 description 3
- PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N Nickel Chemical compound [Ni] PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 description 2
- 239000002131 composite material Substances 0.000 description 2
- 125000003700 epoxy group Chemical group 0.000 description 2
- 239000011256 inorganic filler Substances 0.000 description 2
- 229910003475 inorganic filler Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 2
- -1 polysiloxane Polymers 0.000 description 2
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 2
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 2
- 229920000877 Melamine resin Polymers 0.000 description 1
- 239000002262 Schiff base Substances 0.000 description 1
- 239000000853 adhesive Substances 0.000 description 1
- 230000001070 adhesive effect Effects 0.000 description 1
- 238000004873 anchoring Methods 0.000 description 1
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 239000003153 chemical reaction reagent Substances 0.000 description 1
- 238000007796 conventional method Methods 0.000 description 1
- 150000004696 coordination complex Chemical class 0.000 description 1
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 239000013183 functionalized metal-organic framework Substances 0.000 description 1
- 239000003622 immobilized catalyst Substances 0.000 description 1
- 239000011261 inert gas Substances 0.000 description 1
- 229910010272 inorganic material Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011147 inorganic material Substances 0.000 description 1
- 230000014759 maintenance of location Effects 0.000 description 1
- JDSHMPZPIAZGSV-UHFFFAOYSA-N melamine Chemical compound NC1=NC(N)=NC(N)=N1 JDSHMPZPIAZGSV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 1
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 1
- 239000002808 molecular sieve Substances 0.000 description 1
- 239000011943 nanocatalyst Substances 0.000 description 1
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011368 organic material Substances 0.000 description 1
- 125000000466 oxiranyl group Chemical group 0.000 description 1
- 239000003973 paint Substances 0.000 description 1
- 229920001296 polysiloxane Polymers 0.000 description 1
- 239000011148 porous material Substances 0.000 description 1
- 239000010453 quartz Substances 0.000 description 1
- 238000011084 recovery Methods 0.000 description 1
- 229920005989 resin Polymers 0.000 description 1
- 239000011347 resin Substances 0.000 description 1
- 239000004576 sand Substances 0.000 description 1
- 238000007789 sealing Methods 0.000 description 1
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N silicon dioxide Inorganic materials O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- URGAHOPLAPQHLN-UHFFFAOYSA-N sodium aluminosilicate Chemical compound [Na+].[Al+3].[O-][Si]([O-])=O.[O-][Si]([O-])=O URGAHOPLAPQHLN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000002904 solvent Substances 0.000 description 1
- 239000002699 waste material Substances 0.000 description 1
Classifications
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
- Y02P20/00—Technologies relating to chemical industry
- Y02P20/50—Improvements relating to the production of bulk chemicals
- Y02P20/584—Recycling of catalysts
Abstract
本发明提供一种用于合成硅烷偶联剂KH‑560的非均相催化剂及其制备方法与应用。本发明非均相催化剂的制备方法包括步骤：将尿素煅烧得到石墨氮化碳(g‑C3N4)；将石墨氮化碳充分分散于有机溶剂中，得到溶液A；将氯铂酸充分溶于有机溶剂中，得到溶液B；在搅拌条件下，将溶液B滴加到溶液A中，搅拌反应至粘稠状；然后经真空干燥、煅烧得到用于合成硅烷偶联剂KH‑560的非均相催化剂。本发明有效解决了均相催化剂催化硅氢加成反应的问题。本发明石墨氮化碳负载铂的非均相催化剂在催化γ‑(2,3‑环氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷合成过程中能够重复利用且表现出优异的催化活性。
Description
技术领域
本发明涉及一种用于合成硅烷偶联剂KH-560的非均相催化剂及其制备方法与应用，属于催化剂制备和化学合成技术领域。
背景技术
硅烷偶联剂KH-560，化学名称为γ-(2,3-环氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷，具有可水解的-OCH3及环氧乙烷环，既可以制备含环氧基团的聚硅氧烷，还能利用其环氧基团进行反应。因此，γ-(2,3-环氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷可以应用于多个领域，如：1)改善有机材料和无机材料表面的粘接性能；2)提高无机填料和树脂的粘合力，从而提高复合材料的机械强度、电气性能，并且在湿态下有较高的保持率；3)作为无机填料表面处理剂，用于填充石英的环氧密封剂，填充砂粒的环氧混凝土修补材料或涂料以及填充金属的环氧模具材料等。
现有γ-(2,3-环氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷的生产工艺主要是利用均相催化剂催化三甲氧基硅烷与烯丙基缩水甘油醚进行硅氢加成反应，主要包括Speier催化剂和Karstedt催化剂两种。均相催化剂与底物接触面积大，有更好的反应活性；但是也存在催化剂分离困难、无法回收再利用，造成资源浪费等缺点，严重制约了其工业化的进一步应用。因此，非均相催化剂受到了人们的广泛关注。Ivan Buslov等人(DOI:10.1002/anie.201606832)采用镍纳米催化剂用于硅烷偶联剂KH-560的硅氢加成反应，转化率仅达到了61％；Yingpeng Huo等人(DOI:10.1002/aoc.4874)报道了将铂金属席夫碱配合物锚装在介孔分子筛SBA-15上用于KH-560的硅氢加成反应，反应6h后转化率仅达到86％。专利CN111701619 A公开了用于合成KH-560硅烷偶联剂的固载型催化剂及其制备方法，以氨基功能化的MOFs为底物，通过化学键将Pt金属配合物锚装在其孔道内制备而成，但收率最高仅达到85％。因此，虽然非均相催化剂易于从产物中分离且可以降低生产成本，但是也存在着许多问题，如催化活性低，循环稳定性差等。
发明内容
针对现有技术存在的不足，本发明提供一种用于合成硅烷偶联剂KH-560的非均相催化剂及其制备方法与应用。本发明有效解决了均相催化剂催化硅氢加成反应的问题。本发明石墨氮化碳负载铂的非均相催化剂在催化γ-(2,3-环氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷合成过程中能够重复利用且表现出优异的催化活性。
本发明采用的技术方案如下：
一种用于合成硅烷偶联剂KH-560的非均相催化剂，所述催化剂为石墨氮化碳负载铂的非均相催化剂。
上述用于合成硅烷偶联剂KH-560的非均相催化剂的制备方法，包括步骤：
(1)将尿素煅烧得到石墨氮化碳(g-C3N4)；将石墨氮化碳充分分散于有机溶剂中，得到溶液A；
(2)将氯铂酸充分溶于有机溶剂中，得到溶液B；
(3)在搅拌条件下，将溶液B滴加到溶液A中，搅拌反应至粘稠状；然后经真空干燥、煅烧得到用于合成硅烷偶联剂KH-560的非均相催化剂(简称Pt-C3N4)。
根据本发明优选的，步骤(1)中，煅烧温度为500-600℃，煅烧时间为2-3h，煅烧氛围为空气。
根据本发明优选的，步骤(1)中，有机溶剂为异丙醇、乙酰丙酮、甲醇或乙醇中的一种或两种以上的组合；石墨氮化碳的质量和有机溶剂的体积比为0.01-0.05g/mL。
根据本发明优选的，步骤(2)中，有机溶剂为异丙醇、乙酰丙酮、甲醇或乙醇中的一种或两种以上的组合；氯铂酸的摩尔量和有机溶剂的体积比为0.008-0.024mol/L。
根据本发明优选的，步骤(3)中，溶液B中氯铂酸和溶液A中石墨氮化碳的质量比为1:1-3。
根据本发明优选的，步骤(3)中，搅拌反应温度为60-80℃，搅拌反应时间为2-4h。
根据本发明优选的，步骤(3)中，真空干燥温度为50-70℃，真空干燥时间为20-30h。
根据本发明优选的，步骤(3)中，煅烧温度为200-300℃，煅烧时间为2-3h，煅烧是在保护气体氛围中进行的；优选的，所述保护气体为氮气或氩气。
上述用于合成硅烷偶联剂KH-560的非均相催化剂的应用，作为非均相催化剂应用于催化合成γ-(2,3-环氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷。
根据本发明优选的，作为非均相催化剂应用于催化合成γ-(2,3-环氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷的方法包括步骤：将烯丙基缩水甘油醚、甲醇、非均相催化剂充分混合均匀，搅拌条件下滴加三甲氧基硅烷，滴加完毕后，经搅拌反应，然后分离出非均相催化剂得到γ-(2,3-环氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷。
优选的，三甲氧基硅烷和烯丙基缩水甘油醚的摩尔比为1:1；非均相催化剂的质量是烯丙基缩水甘油醚质量的0.1-1％。
优选的，烯丙基缩水甘油醚和甲醇的质量比为4-7:1。
优选的，滴加速率为1-3g/min；滴加过程中保持反应体系的温度为55-65℃。
优选的，搅拌反应温度为55-65℃，搅拌反应时间为0.5-2h。
优选的，滴加过程以及搅拌反应过程均是在保护气体保护下进行；优选的，所述保护气体为氮气或氩气。
优选的，分离出的非均相催化剂经洗涤、干燥后可重复利用。
本发明的技术特点及有益效果如下：
1、本发明通过选择合适的溶剂并控制石墨氮化碳与氯铂酸的质量比，使得氯铂酸充分的被吸附在石墨氮化碳中，通过在惰性气体下煅烧，使铂均匀并坚固的负载在石墨氮化碳上，从而获得催化活性优异的石墨氮化碳负载铂的非均相催化剂。
2、本发明有效解决了均相催化剂催化硅氢加成反应的问题；本发明催化剂易于分离、回收再利用，节约成本。本发明非均相催化剂应用于催化合成γ-(2,3-环氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷，具有较高的催化活性；提高了目标产物收率，收率可达91.6％；增加了催化剂的循环稳定性，催化剂经5次回收后使用，催化活性和收率无大幅度下降，在工业领域具有潜在应用价值。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明做进一步的说明，但不限于此。
同时下述实施例中所述方法，如无特殊说明，均为常规方法；所述材料、试剂等，如无特殊说明，均可从商业途径获得。
实施例1
一种用于合成硅烷偶联剂KH-560的非均相催化剂的合成：
(1)将尿素置于带盖坩埚中，在马弗炉中、空气氛围中550℃下煅烧2h，自然冷却至室温后制备得到石墨氮化碳(g-C3N4)；将0.3g g-C3N4充分分散于10ml异丙醇中，得到溶液A；
(2)将0.2g氯铂酸充分溶于30ml异丙醇中，得到浓度为0.016mol/L的溶液B；
(3)在搅拌条件下，将溶液B滴加到溶液A中，在70℃下搅拌反应3.5h至粘稠状，在真空干燥箱60℃下干燥24h，再在氩气气氛、200℃下煅烧2h后制备得到催化剂负载Pt的g-C3N4(简称Pt-C3N4)。
上述用于合成硅烷偶联剂KH-560的非均相催化剂的应用，作为非均相催化剂应用于催化合成γ-(2,3-环氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷，方法如下：
将57.07g烯丙基缩水甘油醚、10g甲醇以及上述合成的Pt-C3N4(0.3g)催化剂加入反应瓶中，充分混合均匀，氮气吹扫半小时后搅拌升温至60℃，然后在搅拌条件下滴加三甲氧基硅烷(61.1g)物料，滴加时间为30min，滴加过程中保持反应体系的温度为60℃、气氛为氮气，滴加完成后60℃搅拌反应(反应是于氮气保护下进行)一小时，过滤分离出催化剂，得到γ-(2,3-环氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷。计算收率为91.6％。
上述过滤分离出的催化剂经洗涤干燥后回收利用。
按上述KH-560合成方法循环使用4次，收率分别为90.9％，90.3％，89.5％，89.1％。
实施例2
一种用于合成硅烷偶联剂KH-560的非均相催化剂的合成：
(1)将尿素置于带盖坩埚中，在马弗炉中、空气氛围中500℃下煅烧2h，自然冷却至室温后制备得到石墨氮化碳(g-C3N4)；将0.3g g-C3N4充分分散于10ml异丙醇中，得到溶液A；
(2)将0.2g氯铂酸充分溶于30ml异丙醇中，得到浓度为0.016mol/L的溶液B；
(3)在搅拌条件下，将溶液B滴加到溶液A中，在80℃下搅拌反应3h至粘稠状，在真空干燥箱60℃下干燥24h，再在氩气气氛、250℃下煅烧2h后制备得到催化剂负载Pt的g-C3N4(简称Pt-C3N4)。
上述用于合成硅烷偶联剂KH-560的非均相催化剂的应用，作为非均相催化剂应用于催化合成γ-(2,3-环氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷，方法如下：
将57.07g烯丙基缩水甘油醚、10g甲醇以及上述合成的Pt-C3N4(0.3g)催化剂加入反应瓶中，充分混合均匀，氮气吹扫半小时后搅拌升温至60℃，然后在搅拌条件下滴加三甲氧基硅烷(61.1g)物料，滴加时间为30min，滴加过程中保持反应体系的温度为60℃、气氛为氮气，滴加完成后60℃搅拌反应(反应是于氮气保护下进行)一小时，过滤分离出催化剂，得到γ-(2,3-环氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷。计算收率为91.1％。
上述过滤分离出的催化剂经洗涤干燥后回收利用。
按上述KH-560合成方法循环使用4次，收率分别为90.8％，89.9％，89.1％，88.5％。
实施例3
一种用于合成硅烷偶联剂KH-560的非均相催化剂的合成：
(1)将尿素置于带盖坩埚中，在马弗炉中、空气氛围中550℃下煅烧2h，自然冷却至室温后制备得到石墨氮化碳(g-C3N4)；将0.3g g-C3N4充分分散于10ml异丙醇中，得到溶液A；
(2)将0.1g氯铂酸充分溶于30ml异丙醇中，得到浓度为0.008mol/L的溶液B；
(3)在搅拌条件下，将溶液B滴加到溶液A中，在60℃下搅拌反应4h至粘稠状，在真空干燥箱60℃下干燥24h，再在氩气气氛、300℃下煅烧2h后制备得到催化剂负载Pt的g-C3N4(简称Pt-C3N4)。
上述用于合成硅烷偶联剂KH-560的非均相催化剂的应用，作为非均相催化剂应用于催化合成γ-(2,3-环氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷，方法如下：
将57.07g烯丙基缩水甘油醚、10g甲醇以及上述合成的Pt-C3N4(0.3g)催化剂加入反应瓶中，充分混合均匀，氮气吹扫半小时后搅拌升温至60℃，然后在搅拌条件下滴加三甲氧基硅烷(61.1g)物料，滴加时间为30min，滴加过程中保持反应体系的温度为60℃、气氛为氮气，滴加完成后60℃搅拌反应(反应是于氮气保护下进行)一小时，过滤分离出催化剂，得到γ-(2,3-环氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷。计算收率为91.3％。
上述过滤分离出的催化剂经洗涤干燥后回收利用。
按上述KH-560合成方法循环使用4次，收率分别为90.1％，89.2％，88.1％，87.9％。
实施例4
一种用于合成硅烷偶联剂KH-560的非均相催化剂的合成：
(1)将尿素置于带盖坩埚中，在马弗炉中、空气氛围中600℃下煅烧2h，自然冷却至室温后制备得到石墨氮化碳(g-C3N4)；将0.3g g-C3N4充分分散于10ml异丙醇中，得到溶液A；
(2)将0.3g氯铂酸充分溶于30ml异丙醇中，得到浓度为0.024mol/L的溶液B；
(3)在搅拌条件下，将溶液B滴加到溶液A中，在80℃下搅拌反应3h至粘稠状，在真空干燥箱60℃下干燥24h，再在氩气气氛、200℃下煅烧2h后制备得到催化剂负载Pt的g-C3N4(简称Pt-C3N4)。
上述用于合成硅烷偶联剂KH-560的非均相催化剂的应用，作为非均相催化剂应用于催化合成γ-(2,3-环氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷，方法如下：
将57.07g烯丙基缩水甘油醚、10g甲醇以及上述合成的Pt-C3N4(0.3g)催化剂加入反应瓶中，充分混合均匀，氮气吹扫半小时后搅拌升温至60℃，然后在搅拌条件下滴加三甲氧基硅烷(61.1g)物料，滴加时间为30min，滴加过程中保持反应体系的温度为60℃、气氛为氮气，滴加完成后60℃搅拌反应(反应是于氮气保护下进行)一小时，过滤分离出催化剂，得到γ-(2,3-环氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷。计算收率为90.5％。
上述过滤分离出的催化剂经洗涤干燥后回收利用。
按上述KH-560合成方法循环使用4次，收率分别为89.3％，88.2％，87.1％，86.3％。
实施例5
一种用于合成硅烷偶联剂KH-560的非均相催化剂的合成：
(1)将尿素置于带盖坩埚中，在马弗炉中、空气氛围中550℃下煅烧2h，自然冷却至室温后制备得到石墨氮化碳(g-C3N4)；将0.3g g-C3N4充分分散于10ml异丙醇中，得到溶液A；
(2)将0.1g氯铂酸充分溶于30ml异丙醇中，得到浓度为0.008mol/L的溶液B；
(3)在搅拌条件下，将溶液B滴加到溶液A中，在70℃下搅拌反应3.5h至粘稠状，在真空干燥箱60℃下干燥24h，再在氩气气氛、250℃下煅烧2h后制备得到催化剂负载Pt的g-C3N4(简称Pt-C3N4)。
上述用于合成硅烷偶联剂KH-560的非均相催化剂的应用，作为非均相催化剂应用于催化合成γ-(2,3-环氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷，方法如下：
将57.07g烯丙基缩水甘油醚、10g甲醇以及上述合成的Pt-C3N4(0.3g)催化剂加入反应瓶中，充分混合均匀，氮气吹扫半小时后搅拌升温至60℃，然后在搅拌条件下滴加三甲氧基硅烷(61.1g)物料，滴加时间为30min，滴加过程中保持反应体系的温度为60℃、气氛为氮气，滴加完成后60℃搅拌反应(反应是于氮气保护下进行)一小时，过滤分离出催化剂，得到γ-(2,3-环氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷。计算收率为90.5％。
上述过滤分离出的催化剂经洗涤干燥后回收利用。
按上述KH-560合成方法循环使用4次，收率分别为89.8％，89.4％，88.5％，88.1％。
实施例6
一种非均相催化剂的合成：
(1)将尿素置于带盖坩埚中，在马弗炉中、空气氛围中550℃下煅烧2h，自然冷却至室温后制备得到石墨氮化碳(g-C3N4)；将0.3g g-C3N4充分分散于10ml甲醇中，得到溶液A；
(2)将0.2g氯铂酸充分溶于30ml甲醇中，得到浓度为0.016mol/L的溶液B；
(3)在搅拌条件下，将溶液B滴加到溶液A中，在70℃下搅拌反应2h至粘稠状，在真空干燥箱60℃下干燥24h，再在氩气气氛、200℃下煅烧2h后制备得到催化剂负载Pt的g-C3N4(简称Pt-C3N4)。
上述非均相催化剂的应用，作为非均相催化剂应用于催化合成γ-(2,3-环氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷，方法如下：
将57.07g烯丙基缩水甘油醚、10g甲醇以及上述合成的Pt-C3N4(0.3g)催化剂加入反应瓶中，充分混合均匀，氮气吹扫半小时后搅拌升温至60℃，然后在搅拌条件下滴加三甲氧基硅烷(61.1g)物料，滴加时间为30min，滴加过程中保持反应体系的温度为60℃、气氛为氮气，滴加完成后60℃搅拌反应(反应是于氮气保护下进行)一小时，过滤分离出催化剂，得到γ-(2,3-环氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷。计算收率为60.2％。
上述过滤分离出的催化剂经洗涤干燥后回收利用。
按上述KH-560合成方法循环使用4次，收率分别为58.3％，56.7％，55.2％，53.9％。
对比例1
一种非均相催化剂的合成：
(1)将尿素置于带盖坩埚中，在马弗炉中、空气氛围中550℃下煅烧2h，自然冷却至室温后制备得到石墨氮化碳(g-C3N4)；将0.3g g-C3N4充分分散于10ml异丙醇中，得到溶液A；
(2)将0.2g氯铂酸充分溶于30ml异丙醇中，得到浓度为0.016mol/L的溶液B；
(3)在搅拌条件下，将溶液B滴加到溶液A中，在70℃下搅拌反应3.5h至粘稠状，在真空干燥箱60℃下干燥24h后制备得到非均相催化剂。
上述非均相催化剂的应用，作为非均相催化剂应用于催化合成γ-(2,3-环氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷，方法如下：
将57.07g烯丙基缩水甘油醚、10g甲醇以及上述合成的非均相催化剂(0.3g)加入反应瓶中，充分混合均匀，氮气吹扫半小时后搅拌升温至60℃，然后在搅拌条件下滴加三甲氧基硅烷(61.1g)物料，滴加时间为30min，滴加过程中保持反应体系的温度为60℃、气氛为氮气，滴加完成后60℃搅拌反应(反应是于氮气保护下进行)一小时，过滤分离出催化剂，得到γ-(2,3-环氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷。计算收率为70.1％。
上述过滤分离出的催化剂经洗涤干燥后回收利用。
按上述KH-560合成方法循环使用4次，收率分别为63.3％，58.2％，52.6％，49.8％。
对比例2
一种非均相催化剂的合成：
(1)将三聚氰胺置于带盖坩埚中，在马弗炉中、空气氛围中550℃下煅烧2h，自然冷却至室温后制备得到石墨氮化碳(g-C3N4-1)；将0.3g g-C3N4-1充分分散于10ml异丙醇中，得到溶液A；
(2)将0.1g氯铂酸充分溶于30ml异丙醇中，得到浓度为0.008mol/L的溶液B；
(3)在搅拌条件下，将溶液B滴加到溶液A中，在70℃下搅拌反应3.5h至粘稠状，在真空干燥箱60℃下干燥24h，再在氩气气氛、250℃下煅烧2h后制备得到非均相催化剂。
上述用于合成硅烷偶联剂KH-560的非均相催化剂的应用，作为非均相催化剂应用于催化合成γ-(2,3-环氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷，方法如下：
将57.07g烯丙基缩水甘油醚、10g甲醇以及上述合成的非均相催化剂(0.3g)加入反应瓶中，充分混合均匀，氮气吹扫半小时后搅拌升温至60℃，然后在搅拌条件下滴加三甲氧基硅烷(61.1g)物料，滴加时间为30min，滴加过程中保持反应体系的温度为60℃、气氛为氮气，滴加完成后60℃搅拌反应(反应是于氮气保护下进行)一小时，过滤分离出催化剂，得到γ-(2,3-环氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷。计算收率为82.5％。
上述过滤分离出的催化剂经洗涤干燥后回收利用。
按上述KH-560合成方法循环使用4次，收率分别为81.3％，80.2％，79.5％，79.1％。
对比例3
一种非均相催化剂的合成：
(1)将尿素置于带盖坩埚中，在马弗炉中、空气氛围中550℃下煅烧2h，自然冷却至室温后制备得到石墨氮化碳(g-C3N4)；将0.3g g-C3N4充分分散于10ml异丙醇中，得到溶液A；
(2)将0.05g氯铂酸充分溶于30ml异丙醇中，得到浓度为0.004mol/L的溶液B；
(3)在搅拌条件下，将溶液B滴加到溶液A中，在70℃下搅拌反应3.5h至粘稠状，在真空干燥箱60℃下干燥24h，再在氩气气氛、200℃下煅烧2h后制备得到非均相催化剂。
上述用于合成硅烷偶联剂KH-560的非均相催化剂的应用，作为非均相催化剂应用于催化合成γ-(2,3-环氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷，方法如下：
将57.07g烯丙基缩水甘油醚、10g甲醇以及上述合成的非均相催化剂(0.3g)加入反应瓶中，充分混合均匀，氮气吹扫半小时后搅拌升温至60℃，然后在搅拌条件下滴加三甲氧基硅烷(61.1g)物料，滴加时间为30min，滴加过程中保持反应体系的温度为60℃、气氛为氮气，滴加完成后60℃搅拌反应(反应是于氮气保护下进行)一小时，过滤分离出催化剂，得到γ-(2,3-环氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷。计算收率为80.5％。
上述过滤分离出的催化剂经洗涤干燥后回收利用。
按上述KH-560合成方法循环使用4次，收率分别为79.3％，78.4％，77.6％，77.2％。
对比例4
一种非均相催化剂的合成：
(1)将尿素置于带盖坩埚中，在马弗炉中、空气氛围中550℃下煅烧2h，自然冷却至室温后制备得到石墨氮化碳(g-C3N4)；将0.3g g-C3N4充分分散于10ml异丙醇中，得到溶液A；
(2)将0.5g氯铂酸充分溶于30ml异丙醇中，得到浓度为0.04mol/L的溶液B；
(3)在搅拌条件下，将溶液B滴加到溶液A中，在70℃下搅拌反应3.5h至粘稠状，在真空干燥箱60℃下干燥24h，再在氩气气氛、200℃下煅烧2h后制备得到非均相催化剂。
上述用于合成硅烷偶联剂KH-560的非均相催化剂的应用，作为非均相催化剂应用于催化合成γ-(2,3-环氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷，方法如下：
将57.07g烯丙基缩水甘油醚、10g甲醇以及上述合成的非均相催化剂(0.3g)加入反应瓶中，充分混合均匀，氮气吹扫半小时后搅拌升温至60℃，然后在搅拌条件下滴加三甲氧基硅烷(61.1g)物料，滴加时间为30min，滴加过程中保持反应体系的温度为60℃、气氛为氮气，滴加完成后60℃搅拌反应(反应是于氮气保护下进行)一小时，过滤分离出催化剂，得到γ-(2,3-环氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷。计算收率为81.5％。
上述过滤分离出的催化剂经洗涤干燥后回收利用。
按上述KH-560合成方法循环使用4次，收率分别为81.2％，80.4％，79.6％，78.8％。
Claims (3)
1.一种用于合成硅烷偶联剂KH-560的非均相催化剂的应用，作为非均相催化剂应用于催化合成γ-（2 ,3-环氧丙氧）丙基三甲氧基硅烷；作为非均相催化剂应用于催化合成γ-（2 ,3-环氧丙氧）丙基三甲氧基硅烷的方法包括步骤：将烯丙基缩水甘油醚、甲醇、非均相催化剂充分混合均匀，搅拌条件下滴加三甲氧基硅烷，滴加完毕后，经搅拌反应，然后分离出非均相催化剂得到γ-（2 ,3-环氧丙氧）丙基三甲氧基硅烷；
所述催化剂为石墨氮化碳负载铂的非均相催化剂；
所述非均相催化剂的制备方法，包括步骤：
（1）将尿素煅烧得到石墨氮化碳（g-C3N4）；将石墨氮化碳充分分散于有机溶剂中，得到溶液A；煅烧温度为500-600 ℃，煅烧时间为2-3 h，煅烧氛围为空气；有机溶剂为异丙醇；石墨氮化碳的质量和有机溶剂的体积比为0.01-0.05 g/mL；
（2）将氯铂酸充分溶于有机溶剂中，得到溶液B；有机溶剂为异丙醇；氯铂酸的摩尔量和有机溶剂的体积比为0.008-0.024mol/L；
（3）在搅拌条件下，将溶液B滴加到溶液A中，搅拌反应至粘稠状；然后经真空干燥、煅烧得到用于合成硅烷偶联剂KH-560的非均相催化剂（Pt-C3N4）；溶液B中氯铂酸和溶液A中石墨氮化碳的质量比为1:1-3；搅拌反应温度为60-80℃，搅拌反应时间为3-4 h；煅烧温度为200-300 ℃，煅烧时间为2-3 h，煅烧是在保护气体氛围中进行的；所述保护气体为氮气或氩气。
2.根据权利要求1所述用于合成硅烷偶联剂KH-560的非均相催化剂的应用，其特征在于，步骤（3）中，真空干燥温度为50-70℃，真空干燥时间为20-30h。
3.根据权利要求1所述用于合成硅烷偶联剂KH-560的非均相催化剂的应用，其特征在于，作为非均相催化剂应用于催化合成γ-（2 ,3-环氧丙氧）丙基三甲氧基硅烷的方法中，包括以下条件中的一项或多项：
i、三甲氧基硅烷和烯丙基缩水甘油醚的摩尔比为1:1；非均相催化剂的质量是烯丙基缩水甘油醚质量的0.1-1%；
ii、烯丙基缩水甘油醚和甲醇的质量比为4-7:1；
iii、滴加速率为1-3g/min；滴加过程中保持反应体系的温度为55-65℃；
iv、搅拌反应温度为55-65℃，搅拌反应时间为0.5-2 h；
v、滴加过程以及搅拌反应过程均是在保护气体保护下进行；所述保护气体为氮气或氩气；
vi、分离出的非均相催化剂经洗涤、干燥后可重复利用。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202211440355.3A CN115722247B (zh) | 2022-11-17 | 2022-11-17 | 一种用于合成硅烷偶联剂kh-560的非均相催化剂及其制备方法与应用 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202211440355.3A CN115722247B (zh) | 2022-11-17 | 2022-11-17 | 一种用于合成硅烷偶联剂kh-560的非均相催化剂及其制备方法与应用 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN115722247A CN115722247A (zh) | 2023-03-03 |
| CN115722247B true CN115722247B (zh) | 2024-06-04 |
Family
ID=85296274
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202211440355.3A Active CN115722247B (zh) | 2022-11-17 | 2022-11-17 | 一种用于合成硅烷偶联剂kh-560的非均相催化剂及其制备方法与应用 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN115722247B (zh) |
Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6100408A (en) * | 1998-02-09 | 2000-08-08 | Huels Aktiengesellschaft | Process for preparing 3-glycidyloxypropyltrialkoxysilanes |
| CN108722463A (zh) * | 2018-05-08 | 2018-11-02 | 陕西科技大学 | 一种铂原子修饰纳米片状氮化碳光催化剂及其制备方法 |
| CN111253425A (zh) * | 2020-02-21 | 2020-06-09 | 常州南京大学高新技术研究院 | 一种1,3-双[2-(3,4-环氧环己基)乙基]四甲基二硅氧烷的合成方法 |
| CN111495429A (zh) * | 2020-04-14 | 2020-08-07 | 南昌大学 | 高效复合型催化剂制备方法及硅烷偶联剂kh-560制备方法 |
| CN111701619A (zh) * | 2020-03-16 | 2020-09-25 | 南昌大学 | 一种用于合成kh-560硅烷偶联剂的固载型催化剂及其制备方法 |
| CN114713258A (zh) * | 2022-03-18 | 2022-07-08 | 北京工业大学 | 铂单原子多相催化剂在硅氢加成反应中的应用 |
-
2022
- 2022-11-17 CN CN202211440355.3A patent/CN115722247B/zh active Active
Patent Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6100408A (en) * | 1998-02-09 | 2000-08-08 | Huels Aktiengesellschaft | Process for preparing 3-glycidyloxypropyltrialkoxysilanes |
| CN108722463A (zh) * | 2018-05-08 | 2018-11-02 | 陕西科技大学 | 一种铂原子修饰纳米片状氮化碳光催化剂及其制备方法 |
| CN111253425A (zh) * | 2020-02-21 | 2020-06-09 | 常州南京大学高新技术研究院 | 一种1,3-双[2-(3,4-环氧环己基)乙基]四甲基二硅氧烷的合成方法 |
| CN111701619A (zh) * | 2020-03-16 | 2020-09-25 | 南昌大学 | 一种用于合成kh-560硅烷偶联剂的固载型催化剂及其制备方法 |
| CN111495429A (zh) * | 2020-04-14 | 2020-08-07 | 南昌大学 | 高效复合型催化剂制备方法及硅烷偶联剂kh-560制备方法 |
| CN114713258A (zh) * | 2022-03-18 | 2022-07-08 | 北京工业大学 | 铂单原子多相催化剂在硅氢加成反应中的应用 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN115722247A (zh) | 2023-03-03 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN110270348B (zh) | 一种贵金属单原子催化剂及其制备和应用 | |
| CN112341394B (zh) | 一种氢键供体功能化的聚合离子液体催化制备环状碳酸酯的方法 | |
| CN111701619B (zh) | 一种用于合成kh-560硅烷偶联剂的固载型催化剂及其制备方法 | |
| CN112675914A (zh) | 一种用于合成乙烯基三丁酮肟基硅烷的催化剂的制备方法 | |
| CN111253425B (zh) | 一种1,3-双[2-(3,4-环氧环己基)乙基]四甲基二硅氧烷的合成方法 | |
| CN112774707A (zh) | 一种Ru-N-C单原子催化剂及其制备方法和应用 | |
| CN116713018A (zh) | 一种用于二氧化碳环加成反应的双金属单原子催化剂及其制备方法 | |
| CN115722247B (zh) | 一种用于合成硅烷偶联剂kh-560的非均相催化剂及其制备方法与应用 | |
| CN118002115A (zh) | 一种硅修饰的氧化铈负载钌基氨合成催化剂及其制备方法 | |
| CN113070078B (zh) | 一种掺杂有稀土元素的有机储氢介质加氢单原子催化剂及其制备方法 | |
| CN101602775A (zh) | 一种选择性催化合成烯丙基缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷的方法 | |
| CN111111649A (zh) | 一种杂原子修饰Pd纳米催化材料及其制备方法与应用 | |
| CN114308124A (zh) | 一种固氮用高效催化剂及其制备方法和应用 | |
| CN101703929A (zh) | MCM负载Pt催化剂的合成、表征与微波催化辛烯硅氢加成 | |
| CN115746029B (zh) | 一种苯并噁嗪功能化氨基桥联多芳氧基稀土金属配合物及其制备方法与催化应用 | |
| CN104689841A (zh) | MCM负载Pt催化剂的合成、表征与微波催化辛烯硅氢加成 | |
| CN115138393B (zh) | 一种原位合成的不规则mof光催化剂及其制备方法 | |
| CN112898555B (zh) | 一种固载双金属催化剂及其制备方法和应用 | |
| CN110302836B (zh) | 一种氧化石墨烯负载二亚胺配位钯的制备方法及其应用 | |
| CN112169840A (zh) | 三齿配体修饰的硅胶固载含铂硅氢加成催化剂及其制备方法 | |
| CN116328845B (zh) | 一种用于烯烃氢硅烷化的Pt单位点催化剂及其制备方法 | |
| CN112517085B (zh) | 一种非贵金属催化剂及其采用该催化剂生产氯乙烯的工艺 | |
| CN116440937B (zh) | 一种简单的加氢催化剂载体的制备方法及应用 | |
| CN108499601A (zh) | 一种硼酸修饰二氧化硅固载型铂催化剂及其制备和应用 | |
| CN109647488B (zh) | 一种改性Ag/g-C3N4复合材料的制备方法及其在光催化中的应用 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |