[发明专利]用于环己酮和乙二醇缩酮反应的固体酸催化剂的制备方法

说明书

本发明公开了用于环己酮和乙二醇缩酮反应的固体酸催化剂的制备方法，属于无机纳米复合材料的技术领域。将铁离子掺杂到SBA‑15当中制备Fe‑SBA‑15，并合成氯化丁内酰胺‑氯化锌离子液体，按照Fe‑SBA‑15和离子液体质量比为1‑0.05:1的量进行负载。具体方式如下，称取一定量的的离子液体加入到三口烧瓶中分散剂，40～50℃条件下搅拌至离子液体完全溶解后，加入所需量Fe‑SBA‑15，继续搅拌6‑12h，反应结束后蒸发掉分散剂，用乙醚冲洗后，60‑100℃真空干燥6‑12小时。本发明所制备的催化剂具有多种酸位点，催化剂酸性强弱可调，催化剂对于环己酮和乙二醇缩酮反应具有非常优异的催化活性。

技术领域

本发明属于无机纳米材料化学领域，涉及一种以SBA-15(一种介孔型分子筛)为载体，掺杂了金属铁和氯化丁内酰胺-氯化锌(布鲁斯特-路易斯)双酸性离子液体为活性位点，制备出一种多种酸性位点的IL/Fe-SBA-15固体催化剂，并将其应用到环己酮和乙二醇的前缩酮反应中。

背景技术

传统酸催化反应包括酯化反应、烷基化反应、缩酮反应等是石油化工的重要组成部分，对于国家工业和经济发展有着重要的促进作用。这些反应在一般情况都需要相应的酸作为催化剂来加快反应进程减小反应所需的温度和压力条件。传统应用于这些反应的催化剂包括浓硫酸、对甲苯磺酸、氯化铝、离子交换树脂等都具有方方面的缺陷，比如最常见的浓硫酸对设备具有极强的腐蚀性，对环境的危害极大。所以寻找一种绿色清洁可持续的酸催化剂是十分有意义的一项工作。

近年来，离子液体由于其自身的优越性，一直深受广大研究者关注，离子液体本身由阴阳离子组成，在室温条件下可以成液体存在，零蒸汽压，不具有挥发性，被称为绿色溶剂。同时由于其阴阳离子一般是由相应的有机物构成，各种有用的官能团可以被设计进入离子液体的结构，具有高度可设计性。那么按照这个特点，将酸性基团比如磺酸基、卤化物等设计进入离子液体结构使其具有强酸性，应用于传统酸催化反应替代传统酸催化剂就具备了可行性。在这方面，如Deng等就利用盐酸修饰了氯铝酸型离子，并证明其酸度达到的超强酸水平，将其应用到苯的烷基化反应中，可以取得很好的效果(K.Qiao,Y.Q.Deng,J.Mol.Catal.A:Chem.,171(2001)81–84.)。J.Lunagariya等合成了含磺酸基官能团的酸性离子液体，并证明它是一种很好的酯化反应的催化剂(J.Lunagariya,A.Dhar,R.L.Vekariya,RSC Adv.,7(2017)5412.)。

不过，离子液体本身也有一定的缺陷，一是离子液体的价格大多比较昂贵，到目前为止只有少量部分可工业化生产；二是离子液体的粘度较大，应用于大的化工生产中，传质和传热都是很大的问题。三是作为液体存在其回收和生产环节的后处理部分相较于固体催化剂更困难。对于该问题，一些学者提出了“负载”离子液体的概念，即将离子液体嫁接到相应的固体载体上，比如，Mohammad等将吡啶硫酸盐离子液体负载到纳米尺度的MCM-41介孔分子筛上，用于合成奎宁得到了高的产率(A.A.Mohammad,M.P.Nanosized,Catal.Commun.,2012,22:13–18.)。这种将离子液体负载的固体载体上，使得复合物具备相应的性质，同时又减少离子液体使用，变液体催化剂为固体催化剂，可以很大程度的扩大离子液体的应用。

众所周知，对于酸催化的缩酮反应来说，催化剂的酸性是重要的性能指标。传统酸包括硫酸等无机酸尽管酸性较强，但其带来的反面作用包括污染和腐蚀等同样较大。而对于常见的金属复合物催化剂，酸性又较差。其他如纯离子液体等催化剂正如上述分析同样具有相应的问题。

发明内容

针对现有技术中存在的问题，本发明以氯化丁内酰胺-氯化锌双酸性离子液体为一种活性位点，以铁离子为另一活性位点，将两种活性位负载到SBA-15载体上，制备了IL/Fe-SBA-15多活性位复合催化剂。同时该种离子液体被运用到环己酮和乙二醇的缩酮反应中。

本发明的技术方案如下：