本发明专利技术属于催化技术领域，涉及一种水解催化剂，所述催化剂由活性部分MnO2以及含有SiO2的TiO2-SiO2载体部分组成，解决了现有水解催化剂普遍存在用量大，反应温度偏高，催化效率低，循环使用稳定性差的问题，本发明专利技术还进一步提出了制备该水解催化剂的方法以及该水解催化剂用于制备烟酰胺的方法。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于催化
，涉及一种水解催化剂及制备水解催化剂的方法，由于本专利技术所述水解催化剂可以是用于3-氰基吡啶水解合成烟酰胺的催化剂，本专利技术还提供了一种烟酰胺的制备方法。
技术介绍
工业上通过催化水解3-氰基吡啶生产烟酰胺的方法，所选用的催化剂主要由酸、碱以及一些水不溶性催化剂，比如Ni0、Mg0、Mn02等，有专利资料显示，利用KMnO4与MnSO4在氧化还原反应生产的MnO2为催化剂，催化3-氰基吡啶水解生产烟酰胺的产率达到约80%，可见二氧化锰具有良好的催化潜能。此外有研究显示，以MnO2为催化剂的反应体系，普遍存在用量大，反应温度偏高，催化效率低，循环使用稳定性差等问题。
技术实现思路
本专利技术所要解决的第一技术问题在于MnO2催化剂在参与水解反应时(例如由3-氰基吡啶转化为烟酰胺的水解反应)普遍存在用量大，反应温度偏高，催化效率低，循环使用稳定性差的问题，并提供一种水解催化剂。本专利技术所述一种水解催化剂，其特征在于所述催化剂由活性部分MnO2以及含有SiO2的TiO2-SiO2载体部分组成。本专利技术对现有MnO2催化剂的组成进行了重新设置，增加了 TiO2-SiO2载体部分，其中TiO2与MnO2具有强烈 的相互作用，优化了 MnO2的催化性能(增加MnO2对水解反应的选择性)，并提高MnO2的循环使用稳定性，而SiO2能提供酸性位点，加入可进一步提高MnO2的催化活性，降低MnO2的催化温度。在以上方案的基础上，本专利技术从以下两个方面进一步改进所述水解催化剂的催化性能。1.活性部分及载体部分的获取。(I) MnO2 的获取: 如
技术介绍
部分所述，KMnO4与MnSO4的氧化还原反应生产的MnO2作为催化剂催化3-氰基吡啶水解生产烟酰胺的反应，最终反应产率可以达到约80%，另外，也可以使KMnO4与有机物反应制得MnO2, —些实验结果表明，KMnO4与无机盐发生氧化还原反应制得的MnO2催化活性较KMnO4与有机物发生氧化还原反应制得的MnO2略高，因此本领域技术人员可能更倾向于采用KMnO4与无机盐的氧化还原反应制备MnO2,本专利技术所述活性部分MnO2先由有机物还原KMnO4得到MnO2,再对所得MnO2酸化还原，通氧焙烧而成，也即总体上采用先有机物参与的氧化还原反应而后再无机盐参与的氧化还原反应，最后氧化焙烧的方式进行，经X-衍射及红外光谱分析显示，本专利技术所述活性部分MnO2具有与KMnO4与无机盐发生氧化还原反应制得的MnO2 (例如KMnO4和氯化锰在中性环境中反应制得的MnO2)不同的晶体结构，并且至少在MnO2比表面积和比体积具有明显的优势，从而使MnO2催化活性有明显的提升。作为一个特例，本专利技术所述活性部分MnO2由以下步骤制成: 将来源于KMnO4与有机物反应所生成的MnO2酸化，然后调节pH值至6.0-6.5，形成锰中间化合物，所述有机物包括甲苯、卤代甲苯、硝基甲苯以及C1-C3烷基吡啶； 向锰中间化合物加入碳酸氢铵，生成沉淀物，然后对沉淀物通氧、高温焙烧。焙烧温度通常设置在300-350°C，以确保得到活性部分Μη02。⑵TiO2的获取: 自然界中存在TiO2的三种变体:金红石相(四方晶体)、板钛相(正交晶体)、锐钛相(四方晶体)，其中锐钛相TiO2具高的比表面积和较强的表面酸性，强酸中心存在于其表面导致与MnO2较强的相互作用，重要的是，本专利技术发现本专利技术所使用的MnO2的晶体结构与锐钛矿TiO2较为接近并存在晶构配适，MnO2晶体非常容易从TiO2上取向外延生长，从而最大限度的暴露Mn4+ (Mn4+会吸引水分子中氧原子上的电子，从而容易失去一个质子，产生酸性的羟基基团)，有利于在MnO2表面聚集水解反应所需的酸性羟基基团，使MnO2具有更高的催化效率。一般的，锐钛相TiO2可以采用工业上的硫酸盐法制备，但该法制备的TiO2中硫酸盐离子的质量百分比可以达到1.7%-1.9%，过多的硫酸盐离子等杂质可能使TiO2-SiO2载体部分在制备过程中锐钛相TiO2向金红石相转变，导致水解催化剂较低的催化效率。为此，本专利技术提供了解决方案:过多的硫直接焙烧或将TiO2先浸在碱溶液中然后焙烧除去。通过这种方案，TiO2-SiO2载体部分中硫的质量百分比少于0.5%。2.活性部分和载体部分的配比设置。通常，本专利技术所述载体部分中TiO2与SiO2的质量比为(85-87):(15_13)，而在此基础上，将MnO2在水解催化剂中的质量百分比设置为15-20%，这一设置使水解催化剂对许多水解反应具备了极高的催化性能，例如将水解催化剂应用于3-氰基吡啶水解成烟酰胺的水解反应中，3-氰基吡啶的转化率在99.8%以上，而烟酰胺的选择性达到98.5%以上。本专利技术所要解决的第二个问题是提供一种水解催化剂的制备方法，该方法包括: a.将TiOSO4与含有SiO2的硅溶胶共沉淀得到TiO2-SiO2载体部分； b.将来源于KMnO4与有机物反应所生成的MnO2酸化，然后调节pH值至6.0-6.5，形成锰中间化合物，所述有机物包括甲苯、卤代甲苯、硝基甲苯以及C1-C3烷基吡啶； c.向锰中间化合物加入碳酸铵，生成的沉淀物沉积于TiO2-SiO2载体部分，形成中间固体； d.对中间固体通氧、高温焙烧，冷却后研磨成颗粒状水解催化剂。尽管在a步骤选择TiOSO4作为反应原料，存在向水解催化剂引入硫酸根离子的危险，但由于在d步骤高温焙烧，可以使水解催化剂的TiO2-SiO2载体部分中硫的质量百分比少于0.5%。另外，所述水解催化剂的制备方法还试图提高TiO2-SiO2载体部分的比表面积，将d步骤的高温焙烧的温度控制在合理的范围，例如300-350°C，可以使TiO2-SiO2的平均比表面积达到195.05m2.g'本专利技术所要解决的第三个问题是提供一 种水解催化剂用于制备烟酰胺(i)的方法，该方法初始原料为3-氰基吡啶(ii )，包括:权利要求1.一种水解催化剂，其特征在于由活性部分MnO2以及含有SiO2的TiO2-SiO2载体部分组成。2.根据权利要求I所述的一种水解催化剂，其特征在于所述活性部分MnO2先由有机物还原KMnO4得到MnO2,再对所得MnO2酸化还原，通氧焙烧而成；所述有机物包括甲苯、卤代甲苯、硝基甲苯以及C1-C3烷基吡啶。3.根据权利要求I所述的一种水解催化剂，其特征在于所述MnO2在水解催化剂中的质量百分比为15%-20%。4.根据权利要求I所述的一种水解催化剂，其特征在于TiO2为锐钛相Ti02。5.根据权利要求I所述的一种水解催化剂，其特征在于所述载体部分中TiO2与SiO2的质量比为(85-87) : (13-15)。6.一种权利要求I所述水解催化剂的制备方法，包括 a.将TiOSO4与含有SiO2的硅溶胶共沉淀得到TiO2-SiO2载体部分； b.将来源于KMnO4与有机物反应所生成的MnO2酸化，然后调节pH值至6.0-6. 5，形成锰中间化合物，所述有机物包括甲苯、卤代甲苯、硝基甲苯以及C1-C3烷基吡啶； c.向锰中间化合物加入碳酸氢铵，生成的沉淀物沉积于TiO2-SiO2载体部分，形成中间固体； d.对中间固体通氧、高温焙烧，冷却后研磨成颗粒状水解本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种水解催化剂，其特征在于由活性部分MnO2以及含有SiO2的TiO2?SiO2载体部分组成。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：周中平，马名章，
申请(专利权)人：兄弟科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：
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