[发明专利]一种用于脑文格反应的固体催化剂及其制备方法

说明书

本发明涉及一种用于脑文格反应的固体催化剂及其制备方法，该催化剂以氧化石墨烯和三聚氰胺为原料，通过简单液相浸渍处理，实现三聚氰胺在氧化石墨烯表面的有效固载，从而获得用于脑文格反应的新型固体催化剂。该方法操作简单，得到的固体碱催化剂在反应后经过过滤即可继续循环使用，重复使用性能好，制备成本低。将本发明制备的固体催化剂用于脑文格反应，取得了很好的催化效果。

技术领域

本发明涉及固体碱催化剂的制备领域，特别涉及一种用于脑文格(Knoevenagel)反应的固体碱催化剂及其制备方法。

背景技术

脑文格(Knoevenagel)缩合反应是一种重要的“C＝C”形成的反应，广泛应用于制备α,β-不饱和羰基化合物，如香料和药物的中间体。在工、农、生物医药业等领域都有着诸多应用。此类反应所用的催化剂一般可分为均相和非均相催化剂。传统的均相催化剂主要为有机碱，如脂肪胺、芳香胺等；而非均相催化剂主要为Lewis碱(如分子筛)和固体碱性物。均相催化及虽然催化效率很高，但这类催化剂无法回收复用，不仅在经济上不可行，而且还会影响产品纯度，给后续产品分离带来巨大的负担。非均相催化剂，如沸石分子筛，虽然解决了催化剂分离困难和产物纯度不高的问题，但却在催化性能与均相催化剂上差距较大。因此，为了获得较高的催化活性往往需要提高反应温度或延长反应时间，这又会造成新的能耗问题。

综上所述，寻找一种成本低廉、催化剂回收及循环利用简单、催化活性高的用于脑文格反应的固体催化剂具有重要意义。

发明内容

本发明要解决的技术问题是针对目前脑文格反应所用固体催化剂活性低、回收困难、成本高等缺陷。

为了解决上述问题，本发明提供一种固体催化剂及其制备方法，可以实现该固体催化剂在脑文格反应中的高催化活性、高选择性，而且催化剂回收及循环利用方便，催化剂制备成本低，方法简单。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

本发明所制备的用于脑文格反应的固体碱催化剂是以氧化石墨烯和三聚氰胺为原料，通过常规的液相浸渍处理即可实现三聚氰胺在氧化石墨烯表面的稳定固载。

作为对本发明的限定，本发明所述氧化石墨烯与三聚氰胺的质量比为7:1-20:1，浸渍温度为20-80℃，浸渍过程所用的溶剂可以是去离子水、乙醇或二甲基亚砜，其中溶剂与氧化石墨烯的质量比为100:1-300:1，在20-80℃条件下超声处理时间30-90分钟，在机械搅拌条件下浸渍12-24小时。

浸渍过程结束后经过滤、洗涤、干燥即得所需的固体催化剂。

本发明所述的氧化石墨烯是按照下述方法制备的：

在冰水浴中，将5g鳞片石墨和2.5g硝酸钠与115mL的浓硫酸混合均匀，搅拌中缓慢加入15gKMnO₄，保持2℃以下持续反应1h，将其转移至35℃水浴反应30min，逐步加入250mL去离子水，温度升至98℃继续反应1h后，可明显观察到混合物由棕褐色变成亮黄色。进一步连续加水稀释，并用质量分数30％的H₂O₂溶液处理。将上述溶液抽滤，用5％HCl溶液洗涤至中性，将滤饼放入烘箱中80℃充分干燥即得氧化石墨。取0.1g氧化石墨放入50mL去离子水中，超声处理1.5h(180W，60Hz)，随后进行抽滤，将滤饼放入真空烘箱中40℃(10Pa)干燥6h即得所需的氧化石墨烯。

本发明以氧化石墨烯和三聚氰胺为原料，通过常规浸渍处理即可实现三聚氰胺在氧化石墨烯表面的有效固载，从而获得了一种用于脑文格缩合反应性能优良的固体催化剂。与三聚氰胺作为脑文格缩合反应的催化剂相比，将其固载于氧化石墨烯表面有以下优势：

(1)氧化石墨烯具有较高的比表面积，三聚氰胺固载于氧化石墨烯表面后再用于脑文格缩合反应可以大大提高催化剂的活性位数量，加速反应进行；