[发明专利]锆金属有机骨架UiO-66催化剂的制备方法及其应用

说明书

本发明公开了一种通过水热法制备锆金属有机骨架UiO‑66催化剂的制备方法，并利用该方法制备的锆金属有机骨架UiO‑66催化剂催化合成三羟甲基丙烷油酸酯的应用，以及从该应用的产物中回收锆金属有机骨架UiO‑66催化剂的方法。本发明具有酯化率高、回收简单、稳定性较好、副反应少，环保、颜色较浅，避免对设备的腐蚀性的特点。

技术领域

本发明涉及一种合成三羟甲基丙烷油酸酯的锆金属有机骨架UiO-66催化剂及其应用，属于润滑油制备领域。

背景技术

随着机械设备制造工业的发展，越来越多的机械对润滑油性能的要求日趋苛刻，特别是在高温或低温下，从石油中提取的传统矿物润滑油已经不能满足发展的需求。此外，矿物润滑油带来的环境污染问题也日益引起了人们的关注，这就使得安全、环保且综合性能优异的合成润滑油成为科研者研究的焦点。

三羟甲基丙烷油酸酯作为一种优良的绿色合成润滑油，其制备方法一般包括酯交换和酯化两种方法。其中，通过酯交换方法制得的三羟甲基丙烷油酸酯是以脂肪酸甲酯或乙酯和三羟甲基丙烷为原料，在催化剂的作用下反应制得，但其工艺复杂，且反应效率较低。而酯化反应通常是以油酸和三羟甲基丙烷为原料，在催化剂的作用下直接反应而成，其制备工艺简单，且转化效率较高。在上述两种制备过程中，催化剂的作用是至关重要的。目前，合成三羟甲基丙烷油酸酯的催化剂主要包括液体催化剂和固体催化剂，液体催化剂主要是硫酸和对甲苯磺酸催化剂，但是液体催化剂在反应过程中副反应多，产品颜色深，回收困难，且环境污染严重，造成环境污染和设备腐蚀严重等。固体催化剂可以有效解决上述问题，但回收后的固体催化剂稳定性差，将导致三羟甲基丙烷油酸酯的平均酯化率低，制备工艺复杂，成本较高，活性低，回收后催化剂的稳定性较差。因此，制备一种高效、稳定、绿色环保的固体催化剂是目前急需解决的主要问题之一。

发明内容

本发明提供一种锆金属有机骨架UiO-66催化剂的制备方法，包括：

（1）将锆源和多元酸按0.5：1～ 2.0 : 1的摩尔比溶于80～120ml溶剂中；

（2）将溶解后的溶液置于加塞的玻璃瓶中；

（3）在100～120℃的烘箱中水热反应12～48h后自然冷却；

（4）每隔8～12h用步骤（1）中所述溶剂浸渍洗涤一次，共浸渍洗涤三次；

（5）再用去离子水洗涤至中性且无氯离子为止；

（6）最后将该固体放在80～120℃的烘箱中干燥8～12h制得。

用该制备方法制造锆金属有机骨架UiO-66催化剂可以解决酯化催化剂平均酯化率低、回收复杂、使用寿命短等问题。制备工艺简单、可大量合成、成本降低。

进一步地，根据本发明的一些实施例，步骤（1）中的所述锆源和所述多元酸按1.6:1的摩尔比溶于80ml溶剂中；步骤（3）中在120℃的烘箱中水热反应48h后自然冷却；步骤（4）中的时间间隔为8h；步骤（6）中的烘箱温度为80℃，干燥时间为12h。

进一步地，根据本发明的一些实施例，步骤（1）中所述锆源为四氯化锆或氧氯化锆或正丙醇锆。

进一步地，根据本发明的一些实施例，步骤（1）中所述多元酸为对苯二甲酸或其衍生物，或者N-甲基吡咯烷酮或其衍生物。

进一步地，根据本发明的一些实施例，步骤（1）中所述溶剂为N,N-二甲基甲酰胺或N-甲基吡咯烷酮。

进一步地，根据本发明的一些实施例，步骤（1）中所述玻璃瓶为单口烧瓶或梨形瓶或锥形瓶。