【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于有机催化，具体涉及一种富含路易斯酸位点的硅酸镍催化剂及其制备方法和应用。
技术介绍
1、胺类化合物是一类重要的含氮化合物，广泛应用于药物、农药、表面活性剂、染料、聚合物和生物活性化合物的合成中，伯二胺是生产聚酰胺和聚氨酯最有用的单体之一，而聚酰胺和聚氨酯广泛应用于日常生活，包括汽车、航空航天、电气和电子、建筑和生物医药等领域。传统的工业化方法中，聚酰胺和聚氨酯由来自化石资源的羰基和醇类化合物生产合成，然而，化石资源的消耗以及与它们的使用相关的环境影响都是一个大问题，此外，工业上对生物相容性聚合物的需求也在增加，例如在包装和生物医学方面。因此，利用可再生资源替代化石资源生产伯二胺是迫切需要的。
2、生物质作为一种可再生的、普遍存在的资源，被认为是化学工业的下一代原料，利用生物质作为原料，有潜力实现用可再生原料取代日益减少的化石燃料，从而减轻对石油基材料的依赖，并减少污染。此外，生物质衍生的二胺单体将满足对生物相容性聚合物日益增长的需求。因此，开发利用生物基可再生材料制备二胺的有效方法，对建立社会的可持续发展具有广阔的前景。
3、5-羟甲基糠醛(5-hmf)作为生物质衍生的重要平台分子之一，因其独特而广泛的化学结构而受到越来越多的关注，5-hmf可用于合成2,5-呋喃二甲胺(bamf)，然而5-hmf的选择性合成是一项具有挑战性的任务，因为5-hmf的转化容易形成一系列仲、叔、聚胺类的副产物，产物中2,5-呋喃二甲胺选择性低。因此，现有技术中开发了许多多步合成bamf的路线：例如komanoya
技术实现思路
1、针对现有技术方法的不足，本专利技术第一目的在于提供一种富含路易斯酸位点的硅酸镍催化剂。本专利技术催化剂包含高分散的镍颗粒以及催化剂表面形成的路易斯酸位点，赋予其对5-羟甲基糠醛制备2,5-呋喃二甲胺反应具有较高的转化率和选择性，且该催化剂完全避免使用成本较高的贵金属及载体，大大降低催化剂的使用成本，适用于工业化生产，具有非常广阔的应用前景。
2、本专利技术第二目的在于提供一种富含路易斯酸位点的硅酸镍催化剂的制备方法。本专利技术制备方法操作简单，成本低，有利于大规模生产。
3、本专利技术第三目的在于提供一种富含路易斯酸位点的硅酸镍催化剂在催化5-羟甲基糠醛制备2,5-呋喃二甲胺反应中的应用。本专利技术硅酸镍催化剂在催化反应过程中催化效率高，反应条件温和，循环使用性能稳定。
4、为实现上述目的，本专利技术采用如下技术方案：
5、第一方面，本专利技术提供一种富含路易斯酸位点的硅酸镍催化剂，所述硅酸镍催化剂为由两层硅氧四面体和夹在两层硅氧四面体中间的镍氧八面体组成的三明治层状结构。
6、优选地，所述ni在硅酸镍催化剂中的质量百分含量为10-36％。
7、第二方面，本专利技术提供一种富含路易斯酸位点的硅酸镍催化剂的制备方法，包括如下步骤：
8、将水溶性镍盐和氨水溶于水中，再加入sio2气凝胶搅拌反应形成络合物，接着通过蒸氨获得沉淀物，所得沉淀物经过干燥后，依次进行煅烧和还原烘培，即得。
9、优选地，所述水溶性镍盐、氨水、sio2气凝胶的摩尔比为1：6-8：1-5。
10、优选地，所述水溶性镍盐包括ni(no3)2·6h2o、ni(no3)2·3h2o、nicl2、ni(oh)2和ni(ch3coo)2中至少一种。
11、优选地，所述蒸氨条件为：75-85℃搅拌反应直至ph为6-7，并产生络合物；所述煅烧条件为：在空气气氛下，于400-800℃温度下，煅烧0.5-6h；所述还原烘焙条件为：在氢气气氛下，于400-800℃温度下，焙烧0.5-6h。
12、第三方面，本专利技术提供一种富含路易斯酸位点的硅酸镍催化剂在催化5-羟甲基糠醛制备2,5-呋喃二甲胺反应中的应用，包括：在反应器中加入5-羟甲基糠醛、所述硅酸镍催化剂和溶剂，于氢气和氨气气氛中反应生成2,5-呋喃二甲胺。
13、优选地，所述硅酸镍催化剂与5-羟甲基糠醛的质量比为1:2-10。
14、优选地，所述氢气压力为0.5-4mpa，氨气压力为0.1-1mpa，所述反应温度为130-160℃，反应时间为1-6h。
15、优选地，所述溶剂为四氢呋喃、1,4-二氧六环和异丙醇中的一种或几种，所述溶剂与5-羟甲基糠醛的用量比为1ml：40-100mg。
16、本专利技术的积极有益效果：
17、1.本专利技术富含路易斯酸位点的硅酸镍催化剂的活性成分主要为镍颗粒和催化剂表面的一些酸位点，而镍颗粒为纳米级颗粒，高度分散，硅酸镍催化剂为层状结构，比表面积310-480m2/g，比表面积大，孔体积0.595-0.814cm2/g，孔体积大，平均孔径6.0-8.0nm。
18、2.本专利技术提供一种富含路易斯酸位点的硅酸镍催化剂及其制备方法和富含路易斯酸位点的硅酸镍催化剂在催化5-羟甲基糠醛制备2,5-呋喃二甲胺反应中的应用，该催化剂包含高分散的镍颗粒以及催化剂表面形成的路易斯酸位点，赋予其对5-羟甲基糠醛制备2,5-呋喃二甲胺反应具有较高的转化率和选择性，且该催化剂完全避免使用成本较高的贵金属及载体，大大降低催化剂的使用成本，而且该该富含路易斯酸位点的硅酸镍催化剂制备方法操作简单，成本低，有利于大规模生产，在催化5-羟甲基糠醛制备2,5-呋喃二甲胺反应过程中条件温和，原料5-羟甲基糠醛的转化率高达100％，2,5-呋喃二甲胺的产率高达97.3％，催化效率高，循环使用性能稳定，从而为从5-羟甲基糠醛生物质原料直接出发催化生产2,5-呋喃二甲胺提供了新途径，适用于工业化生产，具有非常广阔的应用前景。
19、3.本专利技术硅酸镍催化剂制备过程中煅烧的条件为：在空气气氛下于400-800℃温度下，煅烧0.5-6h，在空气气氛下煅烧主要目的是除去有机前体形成多孔结构，同时控制金属氧化物晶体生长以获得一定机械强度，从而可以获得具有一定晶型、晶粒大小、孔隙结构和比表面的催化剂，煅烧温度过高会导致催化剂的结构发生烧结和坍塌现象，使得催化剂的孔结构和孔隙体积等物理性能遭到破坏，而煅烧温度过低会导致有机前体去除不充本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种富含路易斯酸位点的硅酸镍催化剂，其特征在于，所述硅酸镍催化剂为由两层硅氧四面体和夹在两层硅氧四面体中间的镍氧八面体组成的三明治层状结构。
2.根据权利要求1所述的富含路易斯酸位点的硅酸镍催化剂，其特征在于，所述Ni在硅酸镍催化剂中的质量百分含量为10-36％。
3.一种权利要求1或者2所述的富含路易斯酸位点的硅酸镍催化剂的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
4.根据权利要求3所述的富含路易斯酸位点的硅酸镍催化剂的制备方法，其特征在于，所述水溶性镍盐、氨水、SiO2气凝胶的摩尔比为1：6-8：1-5。
5.根据权利要求3所述的富含路易斯酸位点的硅酸镍催化剂的制备方法，其特征在于，所述水溶性镍盐包括Ni(NO3)2·6H2O、Ni(NO3)2·3H2O、NiCl2、Ni(OH)2和Ni(CH3COO)2中至少一种。
6.根据权利要求3所述的富含路易斯酸位点的硅酸镍催化剂的制备方法，其特征在于，所述蒸氨条件为：75-85℃搅拌反应直至pH为6-7，并产生络合物；所述煅烧条件为：在空气气氛下，于400-800℃温度下，
7.一种权利要求1或者2所述的富含路易斯酸位点的硅酸镍催化剂在催化5-羟甲基糠醛制备2,5-呋喃二甲胺反应中的应用，包括：在反应器中加入5-羟甲基糠醛、所述硅酸镍催化剂和溶剂，于氢气和氨气气氛中反应生成2,5-呋喃二甲胺。
8.根据权利要求7所述的应用，其特征在于，所述硅酸镍催化剂与5-羟甲基糠醛的质量比为1:2-10。
9.根据权利要求7所述的应用，其特征在于，所述氢气压力为0.5-4MPa，氨气压力为0.1-1MPa，所述反应温度为130-160℃，反应时间为1-6h。
10.根据权利要求7所述的应用，其特征在于，所述溶剂为四氢呋喃、1,4-二氧六环和异丙醇中的一种或几种，所述溶剂与5-羟甲基糠醛的用量比为1mL：40-100mg。
...【技术特征摘要】
1.一种富含路易斯酸位点的硅酸镍催化剂，其特征在于，所述硅酸镍催化剂为由两层硅氧四面体和夹在两层硅氧四面体中间的镍氧八面体组成的三明治层状结构。
2.根据权利要求1所述的富含路易斯酸位点的硅酸镍催化剂，其特征在于，所述ni在硅酸镍催化剂中的质量百分含量为10-36％。
3.一种权利要求1或者2所述的富含路易斯酸位点的硅酸镍催化剂的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
4.根据权利要求3所述的富含路易斯酸位点的硅酸镍催化剂的制备方法，其特征在于，所述水溶性镍盐、氨水、sio2气凝胶的摩尔比为1：6-8：1-5。
5.根据权利要求3所述的富含路易斯酸位点的硅酸镍催化剂的制备方法，其特征在于，所述水溶性镍盐包括ni(no3)2·6h2o、ni(no3)2·3h2o、nicl2、ni(oh)2和ni(ch3coo)2中至少一种。
6.根据权利要求3所述的富含路易斯酸位点的硅酸镍催化剂的制备方法，其特征在于，所述蒸氨条件为：75-...
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。