一种固体酸催化剂及其制备方法和应用技术

本发明专利技术公开了一种固体酸催化剂及其制备方法和应用，所述制备方法包括：将二氧化硅微球和浓硫酸进行搅拌混匀，得到混合物；将混合物在150～180℃下进行磺化反应；待反应结束，冷却至室温、洗涤、干燥，即得所述固体酸催化剂。本发明专利技术制备得到的固体酸催化剂能够催化有机醛与芳烃反应生成二(二甲苯基)烷烃，体系属固液反应，除原料与催化剂无需加入其他物质，产物分布于油相中，通过简单精馏即可得到；此外，该工艺简单、耗能低、生产成本较低。生产成本较低。生产成本较低。

【技术实现步骤摘要】
一种固体酸催化剂及其制备方法和应用


[0001]本专利技术涉及固体酸催化剂
，具体涉及一种固体酸催化剂及其制备方法和应用。

技术介绍

[0002]芳基烷烃作为重要的有机中间体，其产品质量、生产成本直接影响其后续产品的开发和应用，因此，降低生产成本显得尤为重要。一方面可以通过改善现有工艺，利用绿色高效可重复利用的催化剂，提高其转化率，使生产成本及生产环境得到改善，另一方面就是开发新工艺。
[0003]目前工业生产中最常用来制备芳基烷烃的催化剂有硫酸、盐酸等液体酸，其制备及提纯的流程复杂，耗能大，产率低，因此开发固体酸催化剂已逐渐成为该工艺的热点。近年来出现了以重金属钯作为催化剂的制备工艺，但由于价格昂贵，不易工业化生产；也有以全氟磺酸树脂、杂多酸、固体超强酸等为催化剂催化苯醛缩合反应制备二苯甲烷工艺。
[0004]以聚合甲醛为原料制备二(二甲苯基)烷烃时，需采用脂肪酸与硫酸的混合酸作为催化剂，或在体系中添加表面活性剂，增加了生产成本，且部分脂肪酸会溶解于反应油相中，不能通过简单的分离去除，为后续处理带来困扰。
[0005]有鉴于此，特提出本专利技术。

技术实现思路

[0006]本专利技术的目的在于提供一种固体酸催化剂及其制备方法和应用，该固体酸催化剂能够催化邻二甲苯与有机醛直接反应生成二(二甲苯基)烷烃，无需加入脂肪酸或表面活性剂，且产率较高，此外，该工艺简单、耗能低、生产成本较低。
[0007]为了实现本专利技术的上述目的，特采用以下技术方案：
[0008]本专利技术第一方面提供一种固体酸催化剂的制备方法，所述制备方法包括如下步骤：。
[0009](a)将二氧化硅微球和浓硫酸进行搅拌混匀，得到混合物；
[0010](b)将混合物在150～180℃下进行磺化反应；
[0011](c)待反应结束，冷却至室温、洗涤、干燥，即得所述固体酸催化剂。
[0012]优选地，所述磺化反应时间为4～6h。
[0013]优选地，所述二氧化硅微球的粒径为150～200nm。
[0014]优选地，所述二氧化硅微球与浓硫酸的体积比为1∶(2.5～4)；
[0015]所述干燥温度为100～110℃。
[0016]本专利技术第二方面提供了一种上述制备方法制得的固体酸催化剂。
[0017]本专利技术第三方面提供了一种上述制备方法制得的固体酸催化剂在催化制备芳基烷烃中的应用。
[0018]本专利技术第四方面提供了一种芳基烷烃的制备方法，所述制备方法包括如下步骤：
[0019]在上述固体酸催化剂存在下，将有机醛置于邻二甲苯中进行反应，即得所述芳基烷烃；
[0020]所述反应温度100～150℃，反应时间为1～5h。
[0021]优选地，所述固体酸催化剂占反应体系质量的2.4％～3.2％；
[0022]所述有机醛与邻二甲苯的摩尔比为1∶(2～24)。
[0023]优选地，所述有机醛为三聚甲醛或多聚甲醛。
[0024]优选地，所述有机醛为三聚甲醛时，将有机醛置于邻二甲苯中进行反应具体包括：
[0025]将三聚甲醛破碎为细颗粒后再间隔添加至60～80℃的邻二甲苯中，然后，以8～12℃/min的加热速度加热至130～150℃进行反应，其中，间隔时间为5～20min，每次添加量为0.4～1.5g；
[0026]所述有机醛为多聚甲醛时，将有机醛置于邻二甲苯中进行反应具体包括：
[0027]将多聚甲醛研细为粉末状，然后，将粉末状的多聚甲醛间隔添加置120～150℃的邻二甲苯中进行反应，其中，间隔时间为5～20min，每次添加量为0.4～1.5g。
[0028]与现有技术相比，本专利技术的有益效果至少包括：
[0029]本专利技术制备得到的固体酸催化剂能够催化甲醛或多聚甲醛与邻二甲苯反应生成二(二甲苯基)甲烷(DXM)，无需加入脂肪酸，仅需邻二甲苯、甲醛以及催化剂，其产物在油相中，通过简单精馏即可得到；此外，该工艺简单、耗能低、反应时间短，生产成本较低。
附图说明
[0030]为了更清楚地说明本专利技术具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。在所有附图中，类似的元件或部分一般由类似的附图标记标识。附图中，各元件或部分并不一定按照实际的比例绘制。
[0031]图1为本专利技术实施例4制备产物的IR分析结果；
[0032]图2为本专利技术实施例4制备产物的核磁共振氢谱图；
[0033]图3为本专利技术实施例4制备产物的核磁共振碳谱图；
[0034]图4为本专利技术实验例2中催化剂用量对收率的影响；
[0035]图5为本专利技术实验例2中不同温度对收率的影响；
[0036]图6为本专利技术实验例2中催化剂循环使用对收率的影响。
具体实施方式
[0037]下面将结合实施例对本专利技术技术方案的实施例进行详细的描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本专利技术的技术方案，因此只作为示例，而不能以此来限制本专利技术的保护范围。
[0038]需要注意的是，除非另有说明，本申请使用的技术术语或者科学术语应当为本专利技术所属领域技术人员所理解的通常意义。
[0039]实施例1
[0040]本实施例为一种固体酸催化剂的制备方法，该制备方法包括如下步骤：。
[0041](a)将粒径为150～200nm的二氧化硅微球和浓硫酸进行搅拌混匀，得到混合物，其中，二氧化硅微球与浓硫酸的体积比为1∶4；
[0042](b)将混合物在150℃下进行磺化反应6h；
[0043](c)待反应结束，冷却至室温、洗涤，然后，在110℃下进行干燥，即得固体酸催化剂。
[0044]实施例2
[0045]本实施例为一种固体酸催化剂的制备方法，该制备方法包括如下步骤：。
[0046](a)将粒径为150～200nm的二氧化硅微球和浓硫酸进行搅拌混匀，得到混合物，其中，二氧化硅微球与浓硫酸的体积比为1∶2.5；
[0047](b)将混合物在180℃下进行磺化反应4h；
[0048](c)待反应结束，冷却至室温、洗涤，然后，在100℃下进行干燥，即得固体酸催化剂。
[0049]实施例3
[0050]本实施例为一种固体酸催化剂的制备方法，该制备方法包括如下步骤：
[0051](a)将粒径为150～200nm的二氧化硅微球和浓硫酸进行搅拌混匀，得到混合物，其中，二氧化硅微球与浓硫酸的体积比为1∶3；
[0052](b)将混合物在160℃下进行磺化反应5h；
[0053](c)待反应结束，冷却至室温、洗涤，然后，在105℃下进行干燥，即得固体酸催化剂。
[0054]实施例4
[0055]本实施例为一种芳基烷烃的制备方法，该制备方法包括如下步骤：
[0056](a)将实施例3制备得到的固体酸催化剂置于邻二甲苯中，然后，加热至70℃，其本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种固体酸催化剂的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：(a)将二氧化硅微球和浓硫酸进行搅拌混匀，得到混合物；(b)将混合物在150～180℃下进行磺化反应；(c)待反应结束，冷却至室温、洗涤、干燥，即得所述固体酸催化剂。2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述磺化反应时间为4～6h。3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述二氧化硅微球的粒径为150～200nm。4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述二氧化硅微球与浓硫酸的体积比为1∶(2.5～5)；所述干燥温度为100～110℃。5.权利要求1～4任一所述的制备方法制得的固体酸催化剂。6.权利要求1～4任一所述的制备方法制得的固体酸催化剂在催化制备芳基烷烃中的应用。7.一种芳基烷烃的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：在权利要求5所述的固体酸催化剂存在下，将有机醛置于邻二甲苯中进行反应，即得所述芳基烷烃；所述反...

【专利技术属性】
技术研发人员：马宁，
申请(专利权)人：华东理工大学，
类型：发明
国别省市：