[发明专利]一种催化剂及其制备方法与催化甘油与尿素反应的应用

说明书

本发明公开了一种催化剂及其制备方法与催化甘油与尿素反应的应用，属于新型催化剂领域。制备方法如下：将杂多酸与钾盐反应，得到杂多酸钾；将杂多酸钾粉末在锌物系溶液中浸渍然后进行干燥除去溶剂，得到负载型催化剂。更进一步地，在300℃‑700℃条件下焙烧3小时‑5小时，使所述负载型催化剂中的锌物系分解得到氧化锌，得到复合型催化剂。所制备的负载型催化剂用于甘油与尿素反应合成甘油碳酸酯，甘油转化率可达94.8％，甘油碳酸酯的收率可达85.8％。本发明公开的锌物系复合杂多酸盐催化剂具有催化活性高，易回收，绿色环保，热稳定性好，不会腐蚀与损坏设备等优势。

技术领域

本发明属于新型催化剂领域，具体地，涉及一种催化剂及其制备方法与催化甘油与尿素反应的应用，更具体地，涉及一种用于甘油与尿素反应合成甘油碳酸酯的锌物系复合杂多酸盐催化剂及其制备方法与应用。

背景技术

甘油碳酸酯是一种重要的高附加值的甘油衍生品，具有无毒、能快速生物降解、水溶性好、闪点(fp 165.9℃)和沸点(bp 353.9℃)高的特性，在化工领域有着广泛的用途。甘油碳酸酯可以用作高沸点溶剂、清洁剂、锂离子电池液组分以及表面活性剂组分，也可以作为聚合单体、反应中间体，还可用于气体分离膜的制备等，市场前景十分广阔。目前以甘油为原料合成甘油碳酸酯是化工领域的一个研究热点。合成过程中所用的甘油是生物柴油生产过程的副产品。随着全世界范围生物柴油产能的逐年攀升，甘油的产量也急剧增长，出现严重市场过剩。因此，将甘油转化为甘油碳酸酯，不仅可以显著提升甘油的附加值，也能增加生物柴油生产厂家的经济利润，从而促进生物柴油产业的发展。

目前以甘油为原料合成甘油碳酸酯的方法主要有甘油与碳酸二甲酯反应法，甘油与二氧化碳反应法以及甘油与尿素反应法等数种。甘油与碳酸二甲酯反应法虽然具有反应条件温和，转化率高的优势，但碳酸二甲酯等有机碳酸酯本身价格高，降低了生产甘油碳酸酯过程的经济性。甘油与二氧化碳反应法具有较高的原子经济性，而且能够有效利用温室气体二氧化碳，兼具经济效益和环境效益，是一种很有吸引力的方法，但是由于二氧化碳是高度稳定的分子，很难活化，因此，该合成方法反应条件苛刻，反应物转化率低，限制了其工业化进程。相比较而言，甘油和尿素反应法具有以下优势：(1)尿素实际上是二氧化碳的衍生物，反应产生的氨气可以和二氧化碳反应，再生成尿素，因此该方法可间接地消耗二氧化碳；(2)尿素的物理化学性质比二氧化碳活泼，因此，与二氧化碳反应法相比，尿素反应法反应条件较温和，也容易进行；(3)尿素来源广、价位低，使得产品的原料成本显著降低，经济效益明显。因此，甘油与尿素反应法具有很好的工业化前景。反应方程式为：