[发明专利]一种磁性钛纳米管磺酸催化剂的制备方法及应用

说明书

一种磁性钛纳米管磺酸催化剂及其制备方法与应用，该磁性钛纳米管磺酸催化剂按照以下方法制备而成：将亚铁盐溶解于蒸馏水中，然后加入二氧化钛纳米管，不断搅拌并加入氨水，加热恒温；磁性分离后用蒸馏水洗涤，烘干，得到磁性钛纳米管；将磁性钛纳米管分别加入溶剂和硅烷偶联剂，反应回流，过滤后用丙酮洗涤烘干，即得巯基丙基修饰的磁性钛纳米管；将上述所得巯丙基磁性钛纳米管超声分散于甲醇溶液中，再加入H₂O₂，在室温条件下搅拌反应，然后用水和丙酮洗净，干燥，即成。本发明磁性钛纳米管磺酸催化剂在乙酰丙酸酯类化合物合成方面表现出优异的活性以及显著的催化稳定性。

技术领域

本发明涉及一种催化剂及其制备方法与应用，具体是涉及一种磁性钛纳米管磺酸催化剂及其制备方法与应用。

背景技术

酸催化剂在化学工业中占有极其重要的地位，广泛应用于酯化、醚化、酯交换等许多重要的有机化学反应，传统的液体酸催化剂如硫酸、硝酸等，虽然催化活性高，但存在易腐蚀反应设备、催化剂回收利用困难等严重缺点。

新型固体酸催化剂具有易与反应体系分离、不易腐蚀设备、环境友好等优势，符合绿色催化理念，得到了较为广泛而深入的研究；二氧化钛(TiO₂) 来源广泛，具有良好的化学稳定性、抗磨损性、对人体无毒害等特点，而被广泛用作催化反应的催化剂载体；但纳米TiO₂直接做成催化剂时，由于颗粒细小，在液相催化反应中容易形成稳定的胶体，易失活，回收困难，难以循环使用，致使目前应用成本较高无法工业化使用。

目前，围绕以TiO₂为载体，合成具有一定酸量且催化性能稳定的固体酸催化剂，国内外已做了大量研究工作；以硫酸促进型TiO₂得到的固体酸催化剂（SO₄^2-/TiO₂），对酯化反应、饱和烃异构化反应、齐聚反应具有良好的催化活性；但SO₄^2-/TiO₂型固体酸催化剂表面活性中心容易与水等接触，导致催化剂表面酸中心减少，使得催化剂易失活、寿命短。

发明内容

本发明要解决的技术问题是，克服现有技术存在的上述缺陷，提供一种磁性钛纳米管磺酸催化剂及其制备方法，该磁性钛纳米管磺酸催化剂在乙酰丙酸酯类化合物合成方面具有优异的活性及显著的催化稳定性；其制备方法，原料经济易得，反应条件温和，工艺简单，生产成本低。

本发明还包括所述磁性钛纳米管磺酸催化剂在乙酰丙酸酯类化合物合成中的应用。

本发明解决其技术问题采用的技术方案是，一种磁性钛纳米管磺酸催化剂，按照以下方法制备而成：

步骤（1），将亚铁盐溶解于蒸馏水中，然后加入二氧化钛纳米管，不断搅拌，并加入氨水，加热恒温；磁性分离后用蒸馏水洗涤，烘干，得到磁性钛纳米管TNTs/Fe₃O₄；

步骤（2），将步骤（1）所得的TNTs/Fe₃O₄分别加入有机溶剂和硅烷偶联剂，反应回流；过滤后用丙酮洗涤，烘干，即得巯基丙基修饰的磁性钛纳米管；将所得巯丙基磁性钛纳米管超声分散于甲醇溶液中，再加入H₂O₂，搅拌反应，然后用水和丙酮洗净，干燥，得到磁性钛纳米管磺酸催化剂。

优选的，所述步骤（1）中，加热至70~90℃，恒温10~60 min；烘干温度100℃。

优选的，所述步骤（2）中，反应回流的时间为12~24h；烘干温度100℃。