[发明专利]一种载于二氧化钛上的酯类环氧化用的催化剂及其制备和应用

说明书

技术领域

本发明载于二氧化钛上的酯类环氧化催化剂及其制备和应用，特别是涉及二氧化钛纳米 管负载金属氧化物的催化材料的合成及其在不饱和脂肪酸甲酯环氧化中的应用。

背景技术

二氧化钛是一种重要的光电材料，制备方法主要有溶胶一凝胶法、电沉积法(Liu S Q， Huang K L，Sol.Energy Mat.Sol.C，2005，85.125～131)、阳极氧化法(方东，刘素 琴，陈若媛等，无机材料学报，2008，23，647～651)等，在太阳能电池、光催化降解有机 物、光解水制备氢气、锂离子电池、加氢催化剂等方面都有很好的应用。纳米管阵列型的二 氧化钛纳米管孔道外径100～150纳米，壁厚10～25纳米，具有更大的比表面积，纳米尺度的 特殊场效应大大提高了二氧化钛在光电、电磁以及其他方面的性能，在太阳能电池材料( Mor G K，Shankar K，Paulose M，Nano Lett，2006，6，215～218)、锂离子电池材料( Gregorio F.Ortiz，Lie Hanzu，Thierry Djenizian，Pedro Lavela，Jose L.Tirado and Philippe Knaut，Chem.Mater.2009，21，63～67)、生物过滤材料(Gong D W， Yadavalli V，Paulose M，Biomed.Microdevices，2003，5，75～80)和传感材料 (Varghese O K，Gong D W，Dreschel W R，Sens.Actuators B，2003，94，27～35)等领域 有广阔的应用前景。但二氧化钛纳米管在催化有机物合成，特别是不饱和脂肪酸甲酯的环氧 化方面的应用尚未见报导。

不饱和脂肪酸甲酯是一种重要的有机化学品，可以从植物油中衍生获得，无毒，可生物 降解，是一种环境友好的材料，但由于含有双键，稳定性、耐候性、相容性和复配性不佳， 通过环氧化可以提高性能，获得优良的增塑剂、软化剂、表面活性剂、分散剂等，可广泛应 用于功能精细化学品领域。

目前环氧脂肪酸甲酯的合成主要采用过氧化氢为环氧化剂，以硫酸、硫酸铝、硫酸铁、 杂多酸、固体超强酸等无机酸或者甲酸、乙酸等小分子有机酸为催化剂，在常压，温度40～ 70℃下获得(CN 1919905A，聂小安，蒋剑春，陈水根，林产化学与工业，2008，28，48～ 52)，所用的过氧化氢必须大大过量而且浓度不低于25％，同时需要加入稳定剂来控制过氧 化氢分解，为了使不饱和脂肪酸甲酯的完全环氧化，反应时间在5小时以上(CN 1876639A， 杨坤于，英瑜，盖世伟，四川化工，2009，12，10～13)，操作复杂，该方法所用的催化剂 很难回收利用，而且环氧化过程中产生大量有含酸废水，越来越不适应环境保护的发展。

发明内容

本发明的目的是在现有的技术基础上，解决现有技术中该类催化剂活性低、难以回收利 用等问题，提供一种有别于现在的活性更高的载于二氧化钛纳米管上的酯类环氧化催化剂， 并且在催化后可以重复利用，对环境无污染；本发明的第二个目的是提供该催化剂的合成方 法，解决现有技术中催化剂性能不佳的问题。本发明的第三个目的是提供该催化剂在不饱和 脂肪酸甲酯环氧化上的应用。

本发明的载于二氧化钛上的酯类环氧化用的催化剂：所述催化剂以二氧化钛纳米管为载 体，载有选自Fe、Sn、Al或Zr元素中的一种或几种的氧化物，Fe、Sn、Al或Zr元素中的一种 或几种的总和与Ti元素的摩尔比为0.05～0.30；通过将二氧化钛纳米管载体浸渍在含Fe、 Sn、Al或Zr中的一种或几种的溶液中、然后经过焙烧制备得到所述催化剂。

本发明的催化剂的制备方法：按照所述配比，将Fe、Sn、Al或Zr元素中的一种或几种的 硝酸盐或氯化物溶解在有机溶剂的水溶液中制成金属盐溶液，该溶液中金属盐的总质量百分 数为5％～40％；将二氧化钛纳米管载体浸渍在该金属盐溶液中，在密闭容器中浸渍，温度为 50～150℃，浸渍时间0.5～72小时后进行固液分离(常规方法，如过滤、离心、膜分离等方 法分离)，将固液分离的固体干燥后，在空气中以350～550℃温度下焙烧3～48小时，得到 所述的催化剂。

本发明的催化剂用于不饱和脂肪酸甲酯环氧化反应中做催化剂。

本发明的显著优点是：