[发明专利]一种合成碳酸二甲酯的催化剂及其制备方法和应用

权利要求书

1.一种负载型的尿素和甲醇制碳酸二甲酯催化剂的制备方法，其特征在于包括如下内容：

（1）向蒸馏水中加入金属盐类或金属氧化物，并搅拌均匀；所述的金属盐类为硝酸锌、醋酸锌、硝酸铈和硝酸亚铈中的一种或几种；金属氧化物为氧化锌、氧化铜、氧化铈或氧化亚铈中的一种或几种；

（2）向步骤（1）溶液中加入醇溶剂和含硅前驱体，将溶液搅拌均匀后，调节溶液pH值为2~5；

（3）向步骤（2）溶液中加入离子液体，恒温搅拌至转化为凝胶，室温老化；所述的离子液体为[emim]BF₄、[bmim]OH、[bmim]PF₆或[emim]NH₂中的一种或几种；

（4）将步骤（3）中得到的凝胶干燥至恒重、研磨，得到最终负载型的尿素和甲醇制碳酸二甲酯催化剂。

2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：步骤（1）中所述的金属盐类或金属氧化物负载量以活性金属单质计为3%~25%。

3.根据权利要求1或2所述的制备方法，其特征在于：步骤（1）中所述的金属盐类为硝酸锌和/或硝酸亚铈；金属氧化物为氧化亚铈，其负载量以活性金属单质计为5%~20%。

4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：步骤（2）中所述的醇溶剂为无水乙醇、正丁醇、异丙醇中的一种或几种，所述的含硅前驱体为正硅酸乙酯。

5.根据权利要求1或4所述的制备方法，其特征在于：步骤（2）中溶液中水与加入的含硅前驱体的摩尔比为1～25；醇溶剂与正硅酸乙酯摩尔比为0.1～5。

6.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：步骤（3）中离子液体的加入量为金属盐类或金属氧化物质量的2%～15%。

7.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于：离子液体的加入量为金属盐类或金属氧化物质量的5%～12%。

8.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：步骤（3）中所述的恒温温度为60～120℃，恒温时间为1～7h，老化时间为1～25h。

9.根据权利要求8所述的制备方法，其特征在于：所述的恒温温度为70～100℃，恒温时间为2～6h，老化时间为5～20h。

10.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：步骤（3）中室温老化是在磷酸作用下进行的，加入磷酸的量为活性金属单质摩尔数的5%~40%。

11.根据权利要求10所述的制备方法，其特征在于：加入磷酸的量为活性金属单质摩尔数的10%~35%。

12.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：步骤（4）中所述的干燥温度为50～200℃，干燥时间为4～24h。

13.根据权利要求12所述的制备方法，其特征在于：所述的干燥温度为60～150℃，干燥时间为6～18h。

14.根据权利要求1～13任一所述方法制备的负载型的尿素和甲醇合成碳酸二甲酯催化剂，其特征在于：按催化剂的重量含量计，含有活性金属以单质计为3%~20%，其余为载体SiO₂。

15.权利要求14所述催化剂在尿素和甲醇制碳酸二甲酯中的应用，以尿素和甲醇为原料，尿素与甲醇摩尔比为1:5～1:20，催化剂用量为反应物质量的5%～20%，反应温度为90-220℃。

16.根据权利要求15所述的应用，其特征在于：采用二段升温反应，一段反应温度100～160℃下，反应2～10h，二段反应温度170～200℃下，反应1～8h。