[发明专利]大孔径SBA-15介孔材料-三氟甲磺酸铜复合催化剂、制备方法及应用

说明书

技术领域

本发明属于催化剂合成技术领域，具体涉及一种负载三氟甲磺酸铜的大孔SBA-15介孔材料及其制备方法以及该催化剂催化1，2-环氧丙烷与丁酮反应并得到一种食品工业的香料2，4-二甲基-2-乙基-1，3-二氧戊环(别名：丁酮-1，2丙二醇缩酮)的反应工艺。

背景技术

丁酮-1，2-丙二醇缩酮有新鲜的果香香气，可用于多种日化香精配方中。其传统的合成方法是在质子酸作用下，由丁酮与1，2-丙二醇合成，所用质子酸一般是硫酸、磷酸、盐酸、对甲基苯磺酸、草酸等。其优点是催化剂价廉易得、产品收率高，但存在副反应多(磺化、氧化、脱水等)，产品纯度不高，色泽较深，设备腐蚀严重，后处理中大量的酸性废水的排放造成环境污染等弊端(某些环缩酮香料化合物的合成.王少华，钟香驹，何坚等，有机化学8(1988)375；硫酸氢钠催化合成丁酮1，2-丙二醇缩酮的研究.龚楚儒，董镜华，张联德，应用化工35(2006)270)。因此，科学工作者一直在寻求性能优良的新型催化剂。

介孔材料SBA-15是一种新型介孔分子筛，具有高度有序的大孔径(6-30nm)、孔体积(1.0cm³/g)、较厚的孔壁(4-6nm)保持的高机械强度以及良好的催化吸附性能(Triblock Copolymer Syntheses of Mesoporous Silica with Periodic 50 to 300Angstrom Pores.D.Y.Zhao，J.L.Feng，Q.S.Huo，N.Melosh，G.H.Fredrickson，B.F.Chmelka，G.D.Stucky，Science 279(1998)548；赵东元，余承忠，余永豪.一种介孔分子筛载体材料的制备方法，CN1341553A)。目前以其为基础的主客体组装复合体系逐渐成为科学界关注的焦点，即将均相催化剂负载在一种载体上，可制备出一种非均相的新型介孔材料催化剂。该新型介孔材料没有腐蚀性，容易与产品分离，对环境无污染或污染小，是一种均相催化多相化的环境友好型新材料。介孔材料孔道内可组装多种化合物，如杂多酸、硫化镉、硫酸锆以及有机钯化合物等。

三氟甲磺酸铜为具有良好酸催化性能的路易斯酸，是一种较好的均相催化剂，因此本发明就结合三氟甲磺酸铜的良好催化性能与SBA-15的较强的负载性能，合成出SBA-Cu(OTf)₂，将它用于催化1，2-环氧丙烷并制备出食品工业的香料2，4-二甲基-2-乙基-1，3-二氧戊环(丁酮-1，2-丙二醇缩酮)。

然而目前常用的介孔材料SBA-15孔径多在6-7nm，孔体积和比表面积在1.0cm³/g和500m²/g左右，负载能力有限，这也就直接其影响其催化性能。如将介孔材料孔径扩大到10nm并提高孔体积和比表面积后再负载化合物(TriblockCopolymer Syntheses of Mesoporous Silica with Periodic 50 to 300 Angstrom Pores.D.Y.Zhao，J.L.Feng，Q.S.Huo，N.Melosh，G.H.Fredrickson，B.F.Chmelka，G.D.Stucky，Science 279(1998)548；赵东元，余承忠，余永豪.一种介孔分子筛载体材料的制备方法，CN1341553A)，介孔材料负载能力将有所增加，负载的介孔材料的催化性能也将会增加。因此本发明拟采用大孔径的介孔材料SBA-15为负载材料。

发明内容

本发明一种大孔径SBA-15介孔材料-三氟甲磺酸铜复合催化剂，在大孔径介孔材料SBA-15的外表面和内孔道负载三氟甲磺酸铜，其中介孔材料SBA-15的孔径在10～11nm。

本发明提供的一种大孔径SBA-15介孔材料-三氟甲磺酸铜复合催化剂的表达式为SBA-Cu(OTf)₂，其中Cu(OTf)₂代表三氟甲磺酸铜，SBA表示将其负载的介孔材料SBA-15。

一种负载三氟甲磺酸铜催化剂的制备方法，其特征在于具体步骤如下：