分享一种在硅胶上负载三氟甲磺酸铝的催化剂及其制备方法

如下提供的分享一种在硅胶上负载三氟甲磺酸铝的催化剂及其制备方法,今天小编为大家推荐

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一种在硅胶上负载三氟甲磺酸铝的催化剂及其制备方法

[0001] 本发明涉及一种催化剂,尤其涉及一种在硅胶上负载三氟甲磺酸铝的催化剂及其 制备方法。

[0002] 三氟甲磺酸是一种超强酸,是常用的有机酸中酸性最强的酸,因此其在酯化等有 机反应中有较好的应用。三氟甲磺酸阴离子因负电荷分布于构成离子的所有原子上而形成 共振结构稳定性较强,加之一CF3是一种很强的吸电子基团,所以将三氟甲磺酸制成三氟甲 磺酸盐以后,其具有特异的非亲核性和非配位性的特征。同时,三氟甲磺酸盐有极强的热力 学及化学稳定性,即使在强亲核试剂的存在下也不会游离出氟离子,因此三氟甲磺酸盐有 无卤液体有机超强酸的功能。这就使得三氟甲烷磺酸盐在有机合成中可用作路易斯酸催化 剂,并在一系列化学过程中展现出独特的优势。
[0003] 但是,常用的三氟甲磺酸盐通常为粉末状,在进行催化反应时会均匀的分散到反 应体系中,很难通过过滤等手段加以回收利用。另外,不少三氟甲磺酸盐吸湿性较强,这都 限制了该类催化剂的使用。为了改进这些问题,将三氟甲磺酸盐负载化,制备出非均相的三 氟甲磺酸盐催化剂是一种比较有效的解决方法。中国专利号为200910236262. 7公开了一 种在大孔介孔材料上负载三氟甲磺酸锌的催化剂的制备方法,并指出该种催化剂可用于油 酸甲酯的催化。中国专利号为201210288975.X公开了一种在棒状介孔二氧化硅上负载三 氟甲磺酸铜的催化剂的制备方法,并将该种催化剂用于环己酮乙二醇缩酮的制备中。类似 的发明在中国专利号200910082418. 0,200910236260. 8中均有涉及。但是这些负载型三氟 甲磺酸盐催化剂,其催化活性中心基本都是以物理吸附的方式负载到载体上的,催化剂在 使用过程中,由于物理脱附会降低催化剂的使用寿命。另外,在催化剂的制备过程中,使用 了较多的有机溶剂,存在生产成本高、溶剂挥发污染环境乃至造成危险的问题。



[0004] 为了解决上述技术问题,本发明提供了一种在硅胶上负载三氟甲磺酸铝的催化剂 及其制备方法,通过制备以硅胶为载体的催化剂,实现了改善催化剂分离与循环利用效果 的目的,并且催化剂的制备有效的降低了对环境的污染。
[0005] 为达上述目的本发明在硅胶上负载三氟甲磺酸铝的催化剂,分子式结构为:
[0006] -种在硅胶上负载三氟甲磺酸铝催化剂的制备方法,包括下述步骤:1 )、硅胶的前 处理:将硅胶在300 - 500°C加热3 - 5小时;2)、三氯化铝的负载:将上述经过热处理的硅 胶与三氯化铝按照重量比为1 :1 一 2的比例置于有聚四氟乙烯内衬的反应釜,将反应釜密 封好以后于180 - 220°C加热反应2 - 6小时。反应结束后,将反应釜中的产物于100 - 800Pa、180 - 220°C下减压蒸馏2 - 6小时,得到硅胶负载的三氯化铝;3)、硅胶负载三氟甲 磺酸铝催化剂的制备:硅胶负载的三氯化铝与三氟甲磺酸按照重量比1 :〇. 5 - 2的比例在 溶剂中混合,于〇 - 50°C反应0. 5 - 5小时,过滤干燥,得到硅胶负载三氟甲磺酸铝的催化 剂;以上步骤除减压蒸馏外均需在氮气保护下进行。
[0007] 所述的硅胶粒径尺寸为100目一 800目。
[0008] 所述的三氯化铝为片状或块状。
[0009] 所述的溶剂为甲苯或环己烷。
[0010] 硅胶与三氯化铝的化学反应如下:
[0011] 本发明的优点效果:从化学反应方程式可以看出,三氟甲磺酸铝以化学键合的方 式键接在硅胶的表面,使得催化剂的活性中心,三氟甲磺酸铝和载体的结合非常牢固,这就 避免了传统的制备方法中,靠物理吸附结合,容易脱附的问题,有效的延长了催化剂的使用 寿命,保证了催化剂的使用效果。另外,在制备过程中,利用了三氯化铝在200°C左右能够升 华的特点,在制备硅胶负载三氯化铝的过程中,避免了有机溶剂的使用,能有效的降低催化 剂的生产成本,有效的避免制备过程中溶剂的污染问题。使用这种方法制备的催化剂可以 用于甘油与丙酮的缩酮催化反应等。总之,相对于传统的该类催化剂,本发明涉及的硅胶负 载三氟甲磺酸铝催化剂具有催化效果好、可循环使用、使用寿命长、减少溶剂污染等优点。
[0012] 因此,该种催化剂具有催化效果好、易分离、可循环使用、降低成本等特点。

[0013] 下面结合实施例对本发明作进一步说明。
[0014] 实施例1 1)、硅胶的前处理:在氮气保护下,将500目的硅胶在300°C加热3小时;2)、三氯化铝 的负载:将上述经过热处理的硅胶与片状三氯化铝按照重量比为1 :1的比例置于有聚四氟 乙烯内衬的反应釜,将反应釜密封好以后与190°C加热反应4小时。反应结束后,将反应釜 中的产物于l〇〇Pa、220°C下减压蒸馏2小时,得到硅胶负载的三氯化铝;3)、硅胶负载三氟 甲磺酸铝催化剂的制备:硅胶负载的三氯化铝与三氟甲磺酸按照重量比1 :〇. 75的比例在 甲苯中混合,于〇°C反应3小时,过滤干燥,得到硅胶负载三氟甲磺酸铝催化剂。
[0015] 硅胶与三氯化铝的化学反应如下:
[0017] 实施例2 I)、硅胶的前处理:在氮气保护下,将100目的硅胶在450°C加热5小时;2)、三氯化铝 的负载:将上述经过热处理的硅胶与块状三氯化铝按照重量比为1 :2的比例置于有聚四氟 乙烯内衬的反应釜,将反应釜密封好以后与220°C加热反应2小时。反应结束后,将反应釜 中的产物于400Pa、210°C下减压蒸馏2. 5小时,得到硅胶负载的三氯化铝;3)、硅胶负载三 氟甲磺酸铝催化剂的制备:硅胶负载的三氯化铝与三氟甲磺酸按照重量比1 :〇. 5的比例在 环己烷中混合,于20°C反应5小时,过滤干燥,得到硅胶负载三氟甲磺酸铝催化剂。
[0018] 实施例3 1)、硅胶的前处理:在氮气保护下,将800目的硅胶在500°C加热4小时;2)、三氯化铝 的负载:将上述经过热处理的硅胶与片状三氯化铝按照重量比为I:1. 5的比例置于有聚四 氟乙烯内衬的反应釜,将反应釜密封好以后与180°C加热反应6小时。反应结束后,将反应 釜中的产物于800Pa、180°C下减压蒸馏2小时,得到硅胶负载的三氯化铝;3)、硅胶负载三 氟甲磺酸铝催化剂的制备:硅胶负载的三氯化铝与三氟甲磺酸按照重量比1 :2的比例在环 己烷中混合,于l〇°C反应4小时,过滤干燥,得到硅胶负载三氟甲磺酸铝催化剂。
[0019] 实施例4 1)、硅胶的前处理:在氮气保护下,将300目的硅胶在350°C加热5小时;2)、三氯化铝 的负载:将上述经过热处理的硅胶与块状三氯化铝按照重量比为I:1. 5的比例置于有聚四 氟乙烯内衬的反应釜,将反应釜密封好以后与180°C加热反应6小时。反应结束后,将反应 釜中的产物于500Pa、190°C下减压蒸馏6小时,得到硅胶负载的三氯化铝;3)、硅胶负载三 氟甲磺酸铝催化剂的制备:硅胶负载的三氯化铝与三氟甲磺酸按照重量比I:1. 2的比例在 甲苯中混合,于50°C反应0. 5小时,过滤干燥,得到硅胶负载三氟甲磺酸铝催化剂。

1. 一种在硅胶上负载三氟甲磺酸铝的催化剂,其特征在于分子式结构为:2. 根据权利要求1所述的一种在硅胶上负载三氟甲磺酸铝催化剂的制备方法,其特 征在于包括下述步骤:1)、硅胶的前处理:将硅胶在300 - 500°C加热3 - 5小时;2)、三氯 化铝的负载:将上述经过热处理的硅胶与三氯化铝按照重量比为1 :1 一 2的比例置于有聚 四氟乙烯内衬的反应釜,将反应釜密封好以后于180 - 220°C加热反应2 - 6小时;反应结 束后,将反应釜中的产物于100 - 800Pa、180 - 220°C下减压蒸馏2 - 6小时,得到硅胶负 载的三氯化铝;3)、硅胶负载三氟甲磺酸铝催化剂的制备:硅胶负载的三氯化铝与三氟甲 磺酸按照重量比1 :〇. 5 - 2的比例在溶剂中混合,于0 - 50°C反应0. 5 - 5小时,过滤干 燥,得到硅胶负载三氟甲磺酸铝的催化剂;以上步骤除减压蒸馏外均需在氮气保护下进行。3. 根据权利要求2所述的一种在硅胶上负载三氟甲磺酸铝催化剂的制备方法,其特征 在于所述的硅胶粒径尺寸为100目一 800目。4. 根据权利要求2所述的一种在硅胶上负载三氟甲磺酸铝催化剂的制备方法,其特征 在于所述的三氯化铝为片状或块状。5. 根据权利要求2所述的一种在硅胶上负载三氟甲磺酸铝催化剂的制备方法,其特征 在于所述的溶剂为甲苯或环己烷。6. 根据权利要求2所述的一种在硅胶上负载三氟甲磺酸铝催化剂的制备方法,其特征 在于 硅胶与三氯化铝的化学反应如下:硅胶负载的三氯化铝与三氟甲磺酸的化学反应如下:
本发明涉及一种在硅胶上负载三氟甲磺酸铝的催化剂及其制备方法。包括下述步骤:1)、硅胶的前处理:将硅胶在300-500℃加热3-5小时;2)、三氯化铝的负载:将上述经过热处理的硅胶与三氯化铝按照重量比为1:1-2的比例置于有聚四氟乙烯内衬的反应釜,将反应釜密封好以后于180-220℃加热反应2-6小时。将反应釜中的产物减压蒸馏2-6小时,得到硅胶负载的三氯化铝;3)、硅胶负载三氟甲磺酸铝催化剂的制备:硅胶负载的三氯化铝与三氟甲磺酸按照重量比1:0.5-2的比例在溶剂中混合,反应0.5-5小时,过滤干燥,得到硅胶负载三氟甲磺酸铝的催化剂。具有催化效果好、易分离、可循环使用、降低成本等特点。
B01J31/02
CN105107546
CN201510604082
王松, 常欠欠, 田程程, 李三喜
沈阳工业大学
2015年12月2日
2015年9月22日

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