[发明专利]一种用于异佛尔酮腈还原胺化合成异佛尔酮二胺的催化剂及其制备方法和应用

说明书

本发明公开了一种用于异佛尔酮腈还原胺化合成异佛尔酮二胺的催化剂，包括活性组分和载体，以金属钴为活性组分，以活性炭为载体，金属钴在活性炭载体上呈现fcc立方晶型。本发明公开的新型催化剂，具有金属用量小、催化活性高、稳定性好不易失活等优点，无需经历氢气还原工艺，即可高效催化异佛尔酮腈还原胺化合成异佛尔酮二胺的反应。

技术领域

本发明涉及催化剂领域，具体涉及一种用于异佛尔酮腈还原胺化合成异佛尔酮二胺的催化剂及其制备方法和应用。

背景技术

异佛尔酮二胺(IPDA)是一种重要的二元胺类化合物，它主要用作环氧树脂的固化剂、聚氨酯的交联剂和耦合剂、聚酰胺的胺组分，具有广阔的应用前景。

公开号为CN 104761455 A的中国专利文献中公开了一种以有机胺作为催化剂的条件下，以异佛尔酮与硝基甲烷为原料合成3-硝基甲基-3,5,5-三甲基环己酮，接着3-硝基甲基-3,5,5-三甲基环己酮在液氨、氢气及金属钴催化剂的条件下，反应生成异佛尔酮二胺。该专利申请中使用的原料硝基甲烷具有毒性，而且工艺较为繁琐，副产物较多。

公开号为CN 103664638 A的中国专利文献中公开了一种以异佛尔酮腈为原料，Ru/SiO₂为催化剂，并加入其它助催化剂，在200～220℃，10～15MPa的条件下反应10h得到异佛尔酮二胺。但是该方法反应条件苛刻，使用贵金属作为活性成分，成本较高，不利于工业化生产。

而目前工业上，异佛尔酮二胺的制备通常由异佛尔酮腈(IPN)经过亚胺化、加氢的两步法合成。传统的二步法合成IPDA反应过程繁琐，反应条件苛刻，第一步亚胺化的反应时间较长，得到的异佛尔酮亚胺(IPNim)不稳定，NH₃的需求量巨大，第二步加氢反应需要非常高的氢气压力，对设备要求高，安全隐患大。

基于上述问题，周阔等(周阔,卢蒙,汪梨超,et.al.溶胶-凝胶法制备Co/SiO₂催化异佛尔酮腈氢氨化合成异佛尔酮二胺)采用溶胶-凝胶法制备了Co/SiO₂催化剂，用于异佛尔酮腈氢氨化催化反应制备异佛尔酮二胺。经测试发现，焙烧后的催化剂前体于550℃下H₂还原，活性组分主要以Co(0)的形式存在，呈现3～5nm和160nm两种粒径分布，比表面积约为260～270m²/g，平均孔径为12～13nm。试验结果表明，当体系pH＝5.0、Co负载量为30％(w)时制备的催化剂性能最佳，在优化的催化反应条件下，IPN转化率为98.4％，IPDA收率为73.5％。

但显然，该催化剂中活性组分的负载量较高，而底物的转化率与产物的收率均仍有进一步提升的空间。因此，开发一种在更低的负载量下可以实现100％的转化，并实现产物高收率的催化剂仍是本领域研究的重点。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明公开了一种用于异佛尔酮腈还原胺化合成异佛尔酮二胺的新型催化剂，具有催化活性高、稳定性好不易失活等优点。

具体技术方案如下：

一种用于异佛尔酮腈还原胺化合成异佛尔酮二胺的催化剂，包括活性组分和载体，以金属钴为活性组分，以活性炭(AC)为载体，金属钴在活性炭载体上呈现fcc立方晶型。

优选地，以催化剂总质量计，所述活性组分的负载量为10～25％；进一步优选，所述活性组分的负载量为15～25％。经试验发现，活性组分的负载量在上述优选的范围内，在催化异佛尔酮腈还原胺化合成异佛尔酮二胺反应时，会获得更高的催化活性。

本发明还公开了所述的催化剂的制备方法：

采用等体积浸渍法制备得到催化剂前体，再经高温焙烧后得到所述的催化剂；

所述高温焙烧在氮气气氛下进行，焙烧温度为400～600℃。