一种负载型杂多酸纳米催化剂及其制备方法和芳基硬脂酸甲酯的制备方法技术

本发明专利技术涉及一种负载型杂多酸纳米催化剂及其制备方法和芳基硬脂酸甲酯的制备方法，负载型杂多酸纳米催化剂是在载体上负载杂多酸，以负载型杂多酸纳米催化剂作为催化剂，以油酸甲酯和间二甲苯为原料，经后处理即得到芳基硬脂酸甲酯。与现有技术相比，本发明专利技术的催化剂具有极高的反应活性，催化效率高，时间短。用于制备芳基硬脂酸甲酯时，反应结束后，无需中和酸，经过简单处理后其使用的催化剂能够再生，对环境友好，提高了反应后处理的环保性，降低了生产制造成本并且易于控制和工业化生产。产制造成本并且易于控制和工业化生产。产制造成本并且易于控制和工业化生产。

【技术实现步骤摘要】
一种负载型杂多酸纳米催化剂及其制备方法和芳基硬脂酸甲酯的制备方法


[0001]本专利技术涉及催化剂领域，具体涉及一种负载型杂多酸纳米催化剂及其制备方法和芳基硬脂酸甲酯的制备方法。

技术介绍

[0002]甜菜碱型表面活性剂是一种具有较高耐盐、耐高矿化度水性能的表面活性剂，将其用在三次采油作业中的二元复合驱油剂中，可以使驱油剂在较低的浓度下就得到较高的表面活性，超低的界面张力。合成这个表面活性剂的一个关键中间体是芳基硬脂酸甲酯。芳基硬脂酸甲酯主要是通过油酸甲酯和二甲苯的傅克烷基化反应得到。油酸甲酯属于内烯烃，化学性质不够活泼，另外其分子量较大，并且具有较为活泼的脂基，这使得这个烷基化反应的条件更为苛刻，副反应更多，反应更难控制。因此，开发绿色环保并且高效的催化剂是实现这个反应工业化的研究重点。
[0003]目前，合成芳基硬脂酸甲酯的烷基化反应通常是利用有机质子酸催化该烷基化反应，然而，若在工业放大生产时使用液体酸(如甲基磺酸)作为催化剂，存在着腐蚀设备、反应设备一次性投资大、废液(料)不能达标排放和处理成本高等一系列棘手的难题，此外，液体酸催化烷基化反应转化效率低且难回收重复利用，因此，解决这一问题是实现芳基硬脂酸甲酯工业化生产的关键。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的之一在于：提供一种负载型杂多酸纳米催化剂。
[0005]为了实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：
[0006]一种负载型杂多酸纳米催化剂，所述的负载型杂多酸纳米催化剂是在载体上负载杂多酸；
[0007]其中，所述的杂多酸为H3PW
12
O
40
、H4SiW
12
O
40
、H6P2W
18
O
62
、Cs
2.5
H
0.5
PW
12
O
40
中的一种；所述的载体为气相二氧化硅、纳米二氧化钛、纳米二氧化锆、MCM
‑
41中的一种。
[0008]优选地，所述的杂多酸的负载量为30％
‑
50％，以上百分数为质量百分数。
[0009]优选地，所述的负载型杂多酸纳米催化剂，用于催化油酸甲酯和间二甲苯烷基化反应，制备芳基硬脂酸甲酯。
[0010]本专利技术的目的之二在于：提供一种负载型杂多酸纳米催化剂的制备方法。
[0011]为了实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：
[0012]一种负载型杂多酸纳米催化剂的制备方法，所述的负载型杂多酸纳米催化剂采用平衡浸渍法或等体积浸渍法制备而成。
[0013]优选地，所述的平衡浸渍法具体过程如下：向载体中加入醇溶液，搅拌混合均匀；加入杂多酸，搅拌22
‑
26h后，加热到40
‑
50℃除去醇溶液后烘干即可；其中，所述的醇溶液为甲醇或乙醇，烘干条件为55
‑
65℃烘干12
‑
24h。
[0014]优选地，所述的等体积浸渍法具体过程如下：将杂多酸溶于水中得到杂多酸水溶液；向载体表面均匀滴加杂多酸水溶液进行浸润；室温静置使之自然蒸发即可。
[0015]本专利技术的目的之三在于：提供一种芳基硬脂酸甲酯的制备方法。
[0016]为了实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：
[0017]一种芳基硬脂酸甲酯的制备方法，具体步骤如下：
[0018]以上述负载型杂多酸纳米催化剂作为催化剂，以油酸甲酯和间二甲苯为原料，经后处理即得到所述芳基硬脂酸甲酯。
[0019]优选地，所述的芳基硬脂酸甲酯的制备方法，具体步骤如下：
[0020]将间二甲苯和负载型杂多酸纳米催化剂加入至反应容器中，搅拌混合均匀后，加热至130
‑
170℃，然后加入油酸甲酯，加热搅拌回流2
‑
5h后冷却，经后处理得到芳基硬脂酸甲酯；
[0021]其中，后处理的具体过程如下：过滤去除催化剂，然后通过旋蒸除去未反应的间二甲苯，即可得到芳基硬脂酸甲酯。
[0022]优选地，所述的油酸甲酯为直链的烯酸甲酯，所述的油酸甲酯的投料速度为0.1
‑
0.2g/min；所述的负载型杂多酸纳米催化剂与油酸甲酯的质量比为1：(5
‑
15)，所述的油酸甲酯与间二甲苯的质量比为1：(1
‑
5)。
[0023]优选地，所述的负载型杂多酸纳米催化剂用于催化油酸甲酯和间二甲苯烷基化合成得到芳基硬脂酸甲酯后，负载型杂多酸纳米催化剂通过洗涤再生或者烧焦再生。
[0024]优选地，所述的洗涤再生的具体过程如下：通过洗涤剂在温度为20℃
‑
100℃的条件下对催化剂进行洗涤2
‑
60h即可；
[0025]其中，洗涤剂为芳烃、长链烷烃中的一种或两种，当洗涤剂由芳烃和长链烷烃组成时，芳烃和长链烷烃的质量比为1:10～10:1。
[0026]优选地，所述的烧焦再生的具体过程如下：在空气中，将催化剂回收放入马弗炉烧焦再生，以0.2
‑
5℃/min的加热速率，烧焦再生从初始温度25
‑
100℃升高到终止温度300
‑
400℃，并终温恒温烧焦4
‑
24h，完成对催化剂的烧焦再生。
[0027]与现有技术相比，本专利技术具有如下优点：
[0028]1)杂多酸是一类离子金属氧簇类化合物，具有一定酸性，比表面积小，纯杂多酸用于催化芳基硬脂酸甲酯的制备过程中，催化效率低，稳定性和分散性不佳。将其负载于纳米载体材料上，提高了催化效率、稳定性和分散性。本专利技术的催化剂具有反应条件温和、污染小、制备简单，对设备腐蚀性小，环境友好、固体酸催化剂反应后无需中和，有望取代液体酸而应用于工业生产。
[0029]2)本专利技术的一种负载型杂多酸纳米催化剂不仅具有优良的烷基化催化反应性能，而且催化剂在催化反应后易分离回收，且多次催化后，催化剂活性稳定。同时，催化剂失活可通过洗涤再生或者烧焦再生。
[0030]本专利技术的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本专利技术而了解。本专利技术的目的和其他优点可通过在说明书、权利要求书以及附图中所指出的结构来实现和获得。
附图说明
[0031]为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0032]图1为实施例2中磷钨酸平衡浸渍法负载气相二氧化硅的FT
‑
IR表征谱图；
[0033]图2为实施例2中磷钨酸平衡浸渍法负载气相二氧化硅的Raman表征谱图；
[0034]图3为本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种负载型杂多酸纳米催化剂，其特征在于，所述的负载型杂多酸纳米催化剂是在载体上负载杂多酸；其中，所述的杂多酸为H3PW
12
O
40
、H4SiW
12
O
40
、H6P2W
18
O
62
、Cs
2.5
H
0.5
PW
12
O
40
中的一种；所述的载体为气相二氧化硅、纳米二氧化钛、纳米二氧化锆、MCM
‑
41中的一种。2.根据权利要求1所述的负载型杂多酸纳米催化剂，其特征在于，所述的杂多酸的负载量为30％
‑
50％，以上百分数为质量百分数。3.根据权利要求1所述的负载型杂多酸纳米催化剂，其特征在于，用于催化油酸甲酯和间二甲苯烷基化合成，制备芳基硬脂酸甲酯。4.一种如权利要求1
‑
3任意一项所述的负载型杂多酸纳米催化剂的制备方法，其特征在于，所述的负载型杂多酸纳米催化剂采用平衡浸渍法或等体积浸渍法制备而成。5.根据权利要求4所述的负载型杂多酸纳米催化剂的制备方法，其特征在于，所述的平衡浸渍法具体过程如下：向载体中加入醇溶液，搅拌混合均匀；加入杂多酸，搅拌22
‑
26h后，加热到40
‑
50℃除去醇溶液后烘干即可；其中，所述的醇溶液为甲醇或乙醇，烘干条件为55
‑
65℃烘干12
‑
24h。6.根据权利要求4所述的负载型杂多酸纳米催化剂的制备方法，其特征在于，所述的等体积浸渍法具体过程如下：将杂多酸溶于水中得到杂多酸水溶液；向载体表面均匀滴加杂多酸水溶液进行浸润；室温静置使之自然蒸发即可。7.一种芳基硬脂酸甲酯的制备方法，其特征在于，具体步骤如下：以权利要求1
‑
2任意一项所述的负载型杂多酸纳米催化剂作...

【专利技术属性】
技术研发人员：周朝辉，王红庄，张群，韩璐，马德胜，吕伟峰，罗文利，蔡红岩，
申请(专利权)人：中国石油天然气股份有限公司，
类型：发明
国别省市：