專利名稱：一種固體超強(qiáng)堿催化劑及其制備方法與應(yīng)用的制作方法
一種固體超強(qiáng)堿催化劑及其制備方法與應(yīng)用
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及催化和有機(jī)化學(xué)合成技術(shù)領(lǐng)域，具體地說涉及一種新型固體超強(qiáng)堿催 化劑的制備與應(yīng)用。
背景技術(shù)：
固體堿是指能夠化學(xué)吸附酸性物質(zhì)的固體或能使酸性指示劑變色的固體。固體 超強(qiáng)堿是指堿強(qiáng)度(哈莫特函數(shù)H-)大于26的堿性物質(zhì)，也可認(rèn)為是強(qiáng)度比中性物質(zhì)(H_ =7)高出19個(gè)單位的堿性物質(zhì)。目前已有報(bào)道發(fā)現(xiàn)了 H_ > 37的固體超強(qiáng)堿催化劑。固 體超強(qiáng)堿作為催化劑在多種反應(yīng)中表現(xiàn)出優(yōu)異的性能(1)催化活性極高，反應(yīng)條件溫和；選擇性極高，產(chǎn)物純度高，易與產(chǎn)物分離，工藝簡單；(3)催化劑可重復(fù)使用，也可連續(xù) 使用；(4)對(duì)反應(yīng)設(shè)備腐蝕性小，后處理簡單。此外，固體超強(qiáng)堿催化劑在多種有機(jī)反應(yīng)中 不像固體強(qiáng)酸性催化劑因結(jié)焦而易失活。常用的堿性固體催化劑主要有堿土金屬氧化物及氫氧化物、堿金屬氧化物，負(fù)載 型堿金屬和堿金屬氧化物等。它們雖然具有高活性，但其活性組分遇水易流失而失活，這是 這類催化劑難以在工業(yè)上大規(guī)模應(yīng)用的主要原因之一。稀土氧化物不溶于水，且具有與堿 土金屬氧化物類似的堿性，稀土與其它元素組成的復(fù)合氧化物更是有可能成為性能優(yōu)良的 超強(qiáng)堿催化劑。因此，采用復(fù)合氧化物固體堿催化劑不僅能大大豐富固體堿的種類，而且堿 中心結(jié)構(gòu)和形成機(jī)理的研究成果對(duì)于設(shè)計(jì)開發(fā)新型固體堿催化劑具有科學(xué)價(jià)值和現(xiàn)實(shí)意 義。由醇與丙烯腈發(fā)生加成反應(yīng)生成的化合物(反應(yīng)式為CH2 = CHCN+ROH-ROCH(R) CH2CN)在農(nóng)藥、染料、醫(yī)藥、顏料等領(lǐng)域具有廣泛的用途。因此，氰乙基化是一類非常重要 的有機(jī)反應(yīng)。氰乙基化反應(yīng)一般需要較高的溫度和堿性催化的條件。迄今為止，所使用的 催化劑主要為堿金屬氫氧化物、堿金屬醇鹽、季銨鹽等均相催化劑。但是，這些催化劑難以 與產(chǎn)物分離，催化劑不可再生；而且反應(yīng)后產(chǎn)生廢水，對(duì)環(huán)境不友好。為了克服這些缺點(diǎn)， 化學(xué)工作者正努力開發(fā)出高活性的固體堿。例如Hajime Kabashima和Hideshi Hattori 報(bào)道了堿土金屬氧化物和負(fù)載氫氧化鉀或氟化鉀的氧化鋁對(duì)甲醇與丙烯腈的氰乙基化 具有一定的催化活性(Applied Catalysis A =General 161 (1997)L33-L35) (Catalysis Today 44(1998)277-283)。此外還有多篇文獻(xiàn)報(bào)道了 Mg-Al水滑石對(duì)氰乙基化反應(yīng)也具 有催化活性(O.D.Pavel et al. Catalysis Communications 9 (2008) 1974-1978) (Emilian Angelescu et al. Catalysis Communications 5 (2004)647-651)(Pramod S. Kumbhar et al. Chem. Commun. 1998，1091-1092)。盡管這些催化劑對(duì)該反應(yīng)具有一定催化活性，但是所 需要的反應(yīng)溫度高，反應(yīng)時(shí)間長。針對(duì)現(xiàn)有固體堿催化劑和氰乙基化反應(yīng)中的不足，業(yè)界一直試圖開發(fā)一些新型固 體超強(qiáng)堿催化劑，并將其應(yīng)用于該催化反應(yīng)。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的是提供一種新型固體超強(qiáng)堿催化劑及其制備方法與應(yīng)用。該催化劑 以復(fù)合金屬氧化物為主組分，其制備簡便易行，催化劑具有較高的活性、選擇性和穩(wěn)定性， 用量小，可以重復(fù)使用，屬于環(huán)境友好型催化劑。實(shí)現(xiàn)本發(fā)明目的的具體方案是提供一種固體超強(qiáng)堿催化劑，包括60wt% -93wt% 的主組分和_40襯％的修飾組分，所述主組分是鎂鑭二元復(fù)合氧化物，所述修飾組分 是選自氫氧化鉀、硝酸鉀、氟化鉀或氫氧化鈉中的至少一種。上述固體超強(qiáng)堿催化劑中，所述鎂鑭二元復(fù)合氧化物中含有-33wt%的氧 化鎂和67wt % -89wt %的氧化鑭。本發(fā)明的另一目的在于提供上述固體超強(qiáng)堿催化劑的制備方法，包含以下步驟Sl制備主組分鎂鑭二元復(fù)合氧化物； S2分別稱取60wt % -93wt %的主組分和7wt % -40wt %的修飾組分，置于研缽中， 加水研磨，烘干，最后將其置于焙燒爐中于N2或惰性氣體氛圍下升溫至450°C -900°C后焙 燒3h-12h，即得；其中，所述修飾組分是選自氫氧化鉀、硝酸鉀、氟化鉀或氫氧化鈉中的至 少一種。上述固體超強(qiáng)堿催化劑的制備方法中，所述主組分鎂鑭二元復(fù)合氧化物的制備過 程為a.按照鎂、鑭元素的摩爾比為1 1 4 1的比例稱取易溶于水的鎂鹽與鑭鹽 溶于水中，配成溶液A ；b.配制反應(yīng)量的無機(jī)堿溶液B ；c.在攪拌下將溶液A與溶液B相混合，使反應(yīng)體系的pH值在10-14之間，持續(xù)攪 拌1 6h ；d.將上述混合液分離，將濾渣干燥，研磨，再于焙燒爐中于650 900°C下焙燒 2 12h，即得。上述固體超強(qiáng)堿催化劑的制備方法中，步驟d中混合液的分離方式是直接過濾分 離混合液或?qū)⒒旌弦阂迫刖Щ?，?00 200°C晶化4 16h后再離心分離。上述固體超強(qiáng)堿催化劑的制備方法中，所述焙燒爐中的升溫速率為2 12°C /分鐘。本發(fā)明的再一目的在于提供上述固體超強(qiáng)堿催化劑在催化氰乙基化反應(yīng)中的應(yīng)用。上述固體超強(qiáng)堿催化劑在應(yīng)用于催化氰乙基化反應(yīng)的催化時(shí)，該催化劑的用量占 反應(yīng)物總量的0. 5wt 9wt%。本發(fā)明的有益效果在于，催化活性和選擇性高，用量小，制備簡便易行，催化劑對(duì) 反應(yīng)器無腐蝕，屬于環(huán)境友好催化劑，反應(yīng)結(jié)束后，催化劑通過離心分離可以實(shí)現(xiàn)多次重復(fù) 使用。
具體實(shí)施方式實(shí)施例1鎂鑭二元復(fù)合氧化物載體的制備a.稱取 4. 949 克 Mg(NO3)2 · 6H20 及 2. 096 克 La(NO3)3 溶于 25mL 水中，配成溶液A；b.分別稱取2. 806克KOH和1. 797克K2CO3溶于26mL水中配成溶液B ；c.邊攪拌，邊通過恒壓漏斗將溶液A滴加到溶液B中，滴加至溶液的pH = 10-11, 停止滴加，繼續(xù)攪拌Ih;d.將混合液移入晶化釜中，于100°C晶化16h ；e.將晶化產(chǎn)物離心分離，干燥，再于焙燒爐中，由室溫以10°C /min升至650°C，并 在650°C保持3h。復(fù)合金屬氧化物基新型固體超強(qiáng)堿催化劑的制備分別稱取0. 171克氫氧化鉀和0. 855克上述制得的鎂鑭二元復(fù)合氧化物載體，置 于研缽中，加水研磨，烘干，再研磨，最后將其置于焙燒爐中于隊(duì)氛圍下以升溫速率為5°C/ min升溫至500°C后焙燒4h，即制得超強(qiáng)堿催化劑。分別稱取0. 192克甲醇和0. 317克丙烯腈，加入反應(yīng)容器內(nèi)，將0. 027克本例制 得的固體超強(qiáng)堿催化劑加入到反應(yīng)器中；在攪拌條件下，室溫反應(yīng)2小時(shí)，過濾，將催化 劑與反應(yīng)液分離，反應(yīng)液用氣相色譜分析，丙烯腈的轉(zhuǎn)化率為99.2%，產(chǎn)物的選擇性大于 99. 0%。實(shí)施例2分別稱取0. 184克氟化鉀和0. 569克由實(shí)施例1制得的鎂鑭二元復(fù)合氧化物，置 于研缽中，加水研磨，烘干，再研磨，最后將其置于焙燒爐中于隊(duì)氛圍下以升溫速率為5°C/ min升溫至500°C后焙燒4h，即制得固體超強(qiáng)堿催化劑。分別稱取0. 196克甲醇和0. 312克丙烯腈，加入反應(yīng)容器內(nèi)，將0. 026克本例制 得的固體超強(qiáng)堿催化劑加入到反應(yīng)器中；在攪拌條件下，室溫反應(yīng)2小時(shí)，過濾，將催化 劑與反應(yīng)液分離，反應(yīng)液用氣相色譜分析，丙烯腈的轉(zhuǎn)化率為98.8%，產(chǎn)物的選擇性大于 99. 0%。實(shí)施例3分別稱取0. 232克硝酸鉀和1. 160克由實(shí)施例1制得的鎂鑭二元復(fù)合氧化物載 體，置于研缽中，加水研磨，烘干，再研磨，最后將其置于焙燒爐中于N2氛圍下以升溫速率為 5°C /min升溫至500°C后焙燒4h，即制得催化劑。分別稱取0. 192克甲醇和0. 314克丙烯腈，加入反應(yīng)容器內(nèi)，將0. 026克本例制 得的固體超強(qiáng)堿催化劑加入到反應(yīng)器中；在攪拌條件下，室溫反應(yīng)2小時(shí)，過濾，將催化 劑與反應(yīng)液分離，反應(yīng)液用氣相色譜分析，丙烯腈的轉(zhuǎn)化率為98.5%，產(chǎn)物的選擇性大于 99. 0%。實(shí)施例4分別稱取0. 192克甲醇和0.318克丙烯腈，加入反應(yīng)容器內(nèi)，將0.027克由實(shí)施例 1制得的鎂鑭二元復(fù)合氧化物載體加入到反應(yīng)體系內(nèi)；在攪拌條件下，室溫反應(yīng)2小時(shí)，過 濾，將催化劑與反應(yīng)液分離，反應(yīng)液用氣相色譜分析，丙烯腈的轉(zhuǎn)化率為91. 8 %，產(chǎn)物的選 擇性大于99. 0%。實(shí)施例5分別稱取0. 173克氫氧化鈉和0. 855克由實(shí)施例1制得的鎂鑭二元復(fù)合氧化物載 體，置于研缽中，加水研磨，烘干，再研磨，最后將其置于焙燒爐中于N2氛圍下以升溫速率為5°C /min升溫至550°C后焙燒4h，即制得催化劑。分別稱取0. 194克甲醇和0. 315克丙烯腈，加入反應(yīng)容器內(nèi)，將0. 027克本例制 得的固體超強(qiáng)堿催化劑加入到反應(yīng)器中；在攪拌條件下，室溫反應(yīng)2小時(shí)，過濾，將催化 劑與反應(yīng)液分離，反應(yīng)液用氣相色譜分析，丙烯腈的轉(zhuǎn)化率為99.5%，產(chǎn)物的選擇性大于 99. 0%。實(shí)施例6鎂鑭二元復(fù)合氧化物載體的制備a.稱取 1. 904 克 MgCl2 及 1. 767 克 LaCl3 · 6H20 溶于 25mL 水中，配成溶液 A ；b.分別稱取2. 806克KOH和1. 797克K2CO3溶于26mL水中配成溶液B ；c.邊攪拌，邊通過恒壓漏斗將溶液B滴加到溶液A中，滴加至溶液的pH = 12-13, 停止滴加，繼續(xù)攪拌6h;d.將沉淀過濾分離，干燥，再于焙燒爐中，由室溫以5°C /min升至700°C，并在700°C保持 2h。分別稱取0. 145克氫氧化鉀和0. 561克由上述制得的鎂鑭二元復(fù)合氧化物載體， 置于研缽中，加水研磨，烘干，再研磨，最后將其置于焙燒爐中于N2氛圍下以升溫速率為 5°C /min升溫至500°C后焙燒4h，即制得固體超強(qiáng)堿催化劑。分別稱取0. 193克甲醇和0. 318克丙烯腈，加入反應(yīng)容器內(nèi)，將0. 025克本例所 制得的固體超強(qiáng)堿催化劑加入到反應(yīng)體系內(nèi)；在攪拌條件下，室溫反應(yīng)2小時(shí)，過濾，將催 化劑與反應(yīng)液分離，反應(yīng)液用氣相色譜分析，丙烯腈的轉(zhuǎn)化率為98. 5%，產(chǎn)物的選擇性大于 99. 0%。實(shí)施例7回收實(shí)施例5中的催化劑，分別加入0. 192克甲醇和0. 318克丙烯腈；在攪拌條件 下，室溫反應(yīng)2小時(shí)，過濾，將催化劑與反應(yīng)液分離，反應(yīng)液用氣相色譜分析，丙烯腈的轉(zhuǎn)化 率為97.4%，產(chǎn)物的選擇性大于99. 0 %。實(shí)施例8分別稱取0. 197克氟化鉀和0. 812克由實(shí)施例5制得的鎂鑭二元復(fù)合氧化物載 體，置于研缽中，加水研磨，烘干，再研磨，最后將其置于焙燒爐中于N2氛圍下以升溫速率為 5°C /min升溫至500°C后焙燒4h，即制得超強(qiáng)堿催化劑。分別稱取0. 194克甲醇和0. 318克丙烯腈，加入反應(yīng)容器內(nèi)，將0. 025克本例所制 得的固體超強(qiáng)堿催化劑加入到反應(yīng)體系內(nèi)；在攪拌條件下，室溫反應(yīng)2小時(shí)，過濾，將催化 劑與反應(yīng)液分離，反應(yīng)液用氣相色譜分析，丙烯腈的轉(zhuǎn)化率為99. 0%，選擇性大于99. 0%。實(shí)施例9分別稱取0. 201克硝酸鉀和0. 799克由實(shí)施例1制得的鎂鑭二元復(fù)合氧化物載 體，置于研缽中，加水研磨，烘干，再研磨，最后將其置于焙燒爐中于N2氛圍下以升溫速率為 5°C /min升溫至500°C后焙燒4h，即制得超強(qiáng)堿催化劑。分別稱取0. 194克甲醇和0. 316克丙烯腈，加入反應(yīng)容器內(nèi)，將0. 025克本例所制 得的固體超強(qiáng)堿催化劑加入到反應(yīng)體系內(nèi)；在攪拌條件下，室溫反應(yīng)2小時(shí)，過濾，將催化 劑與反應(yīng)液分離，反應(yīng)液用氣相色譜分析，丙烯腈的轉(zhuǎn)化率為98. 8%，選擇性大于99. 0%。實(shí)施例10
分別稱取0. 192克甲醇和0.316克丙烯腈，加入反應(yīng)容器內(nèi)，將0.025克由實(shí)施例 5制得的鎂鑭二元復(fù)合氧化物載體加入到反應(yīng)體系內(nèi)；在攪拌條件下，室溫反應(yīng)2小時(shí)，過 濾，將催化劑與反應(yīng)液分離，反應(yīng)液用氣相色譜分析，丙烯腈的轉(zhuǎn)化率為91. 4%，選擇性大 于 99. 0%。實(shí)施例11鎂鑭二元復(fù)合氧化物載體的制備a.稱取 3. 302 克 Mg(NO3)2 · 6H20 及 4. 183 克 La(NO3)3 溶于 25mL 水中，配成溶液 A；b.分別稱取2. 002克NaOH和1. 380克Na2CO3溶于26mL水中配成溶液B ；c.邊攪拌，邊通過恒壓漏斗將溶液A滴加到溶液B中，滴加至溶液的pH = 12-13, 停止滴加，繼續(xù)攪拌2h;d.將沉淀過濾分離，干燥，再于焙燒爐中，由室溫以5°C /min升至650°C，并在 650°C保持 3h。分別稱取0. 140克氫氧化鉀和0. 691克上述制得的鎂鑭二元復(fù)合氧化物載體，置 于研缽中，加水研磨，烘干，再研磨，最后將其置于焙燒爐中于隊(duì)氛圍下以升溫速率為5°C/ min升溫至500°C后焙燒4h，即制得超強(qiáng)堿催化劑。分別稱取0. 192克甲醇和0. 317克丙烯腈，加入反應(yīng)容器內(nèi)，將0. 025克本例所 制得的固體超強(qiáng)堿催化劑加入到反應(yīng)體系內(nèi)；在攪拌條件下，室溫反應(yīng)2小時(shí)，過濾，將催 化劑與反應(yīng)液分離，反應(yīng)液用氣相色譜分析，丙烯腈的轉(zhuǎn)化率為99. 6%，產(chǎn)物的選擇性大于 99. 0%。實(shí)施例12分別稱取0. 185克氟化鉀和0. 567克由實(shí)施例10制得的鎂鑭二元復(fù)合氧化物載 體，置于研缽中，加水研磨，烘干，再研磨，最后將其置于焙燒爐中于N2氛圍下以升溫速率為 5°C /min升溫至500°C后焙燒4h，即制得超強(qiáng)堿催化劑。分別稱取0. 192克甲醇和0. 317克丙烯腈，加入反應(yīng)容器內(nèi)，將0. 027克本例所 制得的固體超強(qiáng)堿催化劑加入到反應(yīng)器中；在攪拌條件下，室溫反應(yīng)2小時(shí)，過濾，將催化 劑與反應(yīng)液分離，反應(yīng)液用氣相色譜分析，丙烯腈的轉(zhuǎn)化率為98.8%，產(chǎn)物的選擇性大于 99. 0%。實(shí)施例13分別稱取0. 204克硝酸鉀和0. 803克由實(shí)施例10制得的鎂鑭二元復(fù)合氧化物載 體，置于研缽中，加水研磨，烘干，再研磨，最后將其置于焙燒爐中于N2氛圍下以5°C /min的 升溫速率升溫至500°C后焙燒4h，即制得超強(qiáng)堿催化劑。分別稱取0. 192克甲醇和0. 317克丙烯腈，加入反應(yīng)容器內(nèi)，將0. 027克本例所 制得的固體超強(qiáng)堿催化劑加入到反應(yīng)器中；在攪拌條件下于室溫反應(yīng)2小時(shí)，過濾，將催化 劑與反應(yīng)液分離，反應(yīng)液用氣相色譜分析，丙烯腈的轉(zhuǎn)化率為98.6%，產(chǎn)物的選擇性大于 99. 0%。實(shí)施例14分別稱取0. 192克甲醇和0.317克丙烯腈，加入反應(yīng)容器內(nèi)，將0.027克由實(shí)施例 10制得的鎂鑭二元復(fù)合氧化物載體加入到反應(yīng)體系內(nèi)；在攪拌條件下，室溫反應(yīng)2小時(shí)，過濾，將催化劑與反應(yīng)液分離，反應(yīng)液用氣相色譜分析，丙烯腈的轉(zhuǎn)化率為91.4%，選擇性大 于 99. 0%。實(shí)施例15分別稱取0. 295克氫氧化鉀和0. 850克由實(shí)施例1制得的鎂鑭二元復(fù)合氧化物載 體，置于研缽中，加水研磨，烘干，再研磨，最后將其置于焙燒爐中于N2氛圍下以升溫速率為 5°C /min升溫至700°C后焙燒3h，即制得超強(qiáng)堿催化劑。分別稱取0. 192克甲醇和0. 317克丙烯腈，加入反應(yīng)容器內(nèi)，將0. 025克本例制得 的超強(qiáng)堿催化劑加入到反應(yīng)體系內(nèi)；在攪拌條件下，室溫反應(yīng)2小時(shí)，過濾，將催化劑與反 應(yīng)液分離，反應(yīng)液用氣相色譜分析，丙烯腈的轉(zhuǎn)化率為98. 7%，產(chǎn)物的選擇性大于99. 0%。實(shí)施例16分別稱取0. 276克乙醇和0. 316克丙烯腈，加入反應(yīng)容器內(nèi)，將0. 027克實(shí)施例 1制得的超強(qiáng)堿催化劑加入到反應(yīng)體系內(nèi)；在攪拌條件下，室溫反應(yīng)2小時(shí)，過濾，將催化 劑與反應(yīng)液分離，反應(yīng)液用氣相色譜分析，丙烯腈的轉(zhuǎn)化率為98.3%，產(chǎn)物的選擇性大于 99. 0%。實(shí)施例17分別稱取0. 364克異丙醇和0. 316克丙烯腈，加入反應(yīng)容器內(nèi)，將0. 027克由實(shí)施 例1制得的超強(qiáng)堿催化劑加入到反應(yīng)體系內(nèi)；在攪拌條件下，室溫反應(yīng)2小時(shí)，過濾，將催 化劑與反應(yīng)液分離，反應(yīng)液用氣相色譜分析，丙烯腈的轉(zhuǎn)化率為94. 5%，產(chǎn)物的選擇性大于 99. 0%。實(shí)施例18分別稱取0. 445克正丁醇和0. 319克丙烯腈，加入反應(yīng)容器內(nèi)，將0. 025克由實(shí)施 例1制得的超強(qiáng)堿催化劑加入到反應(yīng)體系內(nèi)；在攪拌條件下，室溫反應(yīng)2小時(shí)，過濾，將催 化劑與反應(yīng)液分離，反應(yīng)液用氣相色譜分析，丙烯腈的轉(zhuǎn)化率為93. 2%，產(chǎn)物的選擇性大于 99. 0%。實(shí)施例19分別稱取0. 358克正丙胺和0. 317克丙烯腈，加入反應(yīng)容器內(nèi)，將0. 025克由實(shí)施 例1制得的超強(qiáng)堿催化劑加入到反應(yīng)體系內(nèi)；在攪拌條件下，室溫反應(yīng)2小時(shí)，過濾，將催 化劑與反應(yīng)液分離，反應(yīng)液用氣相色譜分析，丙烯腈的轉(zhuǎn)化率為99. 5%，產(chǎn)物的選擇性大于 99. 0%。比較例1取商用氧化鈣Ig于焙燒爐中，N2保護(hù)下由室溫以10°C /min升至650°C，并在 650°C保持 3h ；分別稱取0. 200克甲醇和0. 319克丙烯腈，加入反應(yīng)容器內(nèi)，將0. 025克本例制 得的氧化鈣催化劑加入到反應(yīng)體系內(nèi)；在攪拌條件下，室溫反應(yīng)2小時(shí)，過濾，將催化劑 與反應(yīng)液分離，反應(yīng)液用氣相色譜分析，丙烯腈的轉(zhuǎn)化率只有38.7%，產(chǎn)物的選擇性大于 99. 0%。比較例2取氧化鎂Ig于焙燒爐中，N2氣體保護(hù)下由室溫以10°C/min升至650°C，并在 650°C保持 3h ；
分別稱取0. 194克甲醇和0. 316克丙烯腈，加入反應(yīng)容器內(nèi)，將0. 026克氧化鎂催 化劑加入到反應(yīng)體系內(nèi)；在攪拌條件下，室溫反應(yīng)2小時(shí)，過濾，將催化劑與反應(yīng)液分離，反 應(yīng)液用氣相色譜分析，丙烯腈的轉(zhuǎn)化率只有48. 3%，產(chǎn)物的選擇性大于99. 0%。比較例3取氧化鑭Ig于焙燒爐中，N2氣體保護(hù)下由室溫以10°C/min升至650°C，并在 650°C保持 3h ；分別稱取0. 196克甲醇和0. 316克丙烯腈，加入反應(yīng)容器內(nèi)，將0. 025克本例制 得的氧化鑭催化劑加入到反應(yīng)體系內(nèi)；在攪拌條件下，室溫反應(yīng)2小時(shí)，過濾，將催化劑 與反應(yīng)液分離，反應(yīng)液用氣相色譜分析，丙烯腈的轉(zhuǎn)化率只有45.2%，產(chǎn)物的選擇性大于 99. 0%。
權(quán)利要求
一種固體超強(qiáng)堿催化劑，包括60wt％ 93wt％的主組分和7wt％ 40wt％的修飾組分，其特征在于，所述主組分是鎂鑭二元復(fù)合氧化物，所述修飾組分是選自氫氧化鉀、硝酸鉀、氟化鉀或氫氧化鈉中的至少一種。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的固體超強(qiáng)堿催化劑，其特征在于，所述鎂鑭二元復(fù)合氧化物 中含有l(wèi)lwt% -33wt%的氧化鎂和67wt% -89wt%的氧化鑭。
3.—種固體超強(qiáng)堿催化劑的制備方法，包含以下步驟Sl制備主組分鎂鑭二元復(fù)合氧化物；S2分別稱取60wt% -93wt%的主組分和7wt% _40wt %的修飾組分，置于研缽中，加 水研磨，烘干，最后將其置于焙燒爐中于N2或惰性氣體氛圍下升溫至450°C -900°C后焙燒 3h-12h，即得；其中，所述修飾組分是選自氫氧化鉀、硝酸鉀、氟化鉀或氫氧化鈉中的至少一種。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的固體超強(qiáng)堿催化劑的制備方法，其特征在于，所述主組分鎂 鑭二元復(fù)合氧化物的制備過程為a.按照鎂、鑭元素的摩爾比為1 1 4 1的比例稱取易溶于水的鎂鹽與鑭鹽溶于 水中，配成溶液A ；b.配制反應(yīng)量的無機(jī)堿溶液B;c.在攪拌下將溶液A與溶液B相混合，使反應(yīng)體系的pH值在10-14之間，持續(xù)攪拌1 6h ；d.將上述混合液分離，將濾渣干燥，研磨，再于焙燒爐中于650 900°C下焙燒2 12h，即得。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的固體超強(qiáng)堿催化劑的制備方法，其特征在于，步驟d中混合 液的分離方式是直接過濾分離混合液，或?qū)⒒旌弦阂迫刖Щ校?00 200°C晶化4 16h后再離心分離。
6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的固體超強(qiáng)堿催化劑的制備方法，其特征在于，所述焙燒爐中 的升溫速率為2 12°C/分鐘。
7.權(quán)利要求1所述的固體超強(qiáng)堿催化劑在催化氰乙基化反應(yīng)中的應(yīng)用。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的固體超強(qiáng)堿催化劑在催化氰乙基化反應(yīng)中的應(yīng)用，其特征在 于，該催化劑的用量占反應(yīng)物總量的0. 5wt 9wt%。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種復(fù)合金屬氧化物基新型固體超強(qiáng)堿催化劑，包括60wt％-93wt％的鎂鑭二元復(fù)合氧化物和7wt％-40wt％修飾組分，其中鎂鑭二元復(fù)合氧化物的組成為11wt％-33wt％的氧化鎂和67wt％-89wt％的氧化鑭，修飾組分為氫氧化鉀、硝酸鉀、氟化鉀或氫氧化鈉。本發(fā)明并提供了該新型固體超強(qiáng)堿催化劑的制備方法及其催化應(yīng)用。本發(fā)明所提供的固體超強(qiáng)堿催化劑組成簡單、催化活性高，制備簡便易行，當(dāng)將其應(yīng)用于催化氰乙基化反應(yīng)時(shí)，催化劑用量小，對(duì)反應(yīng)器無腐蝕，且反應(yīng)條件溫和，屬于環(huán)境友好催化劑，反應(yīng)結(jié)束后，催化劑通過離心分離可以多次重復(fù)使用。
文檔編號(hào)B01J27/25GK101927178SQ20101022304
公開日2010年12月29日 申請(qǐng)日期2010年7月12日 優(yōu)先權(quán)日2010年7月12日
發(fā)明者尹雙鳳, 張樹國, 羅勝聯(lián), 邱仁華, 韋玉丹 申請(qǐng)人:湖南大學(xué)