[发明专利]一种镁铝锆复合氧化物催化剂的制备方法及其应用

说明书

本发明涉及一种镁铝锆复合氧化物催化剂的制备方法及其应用，可用于催化环氧丙烷与苯甲酸甲酯一步嵌入合成丙二醇甲醚苯甲酸酯的反应。其特征在于，以聚乙二醇400(PEG‑400)作为模板剂，将可溶性镁盐、铝盐和锆盐配制成浓度为20％的盐溶液，将氢氧化钠和碳酸钠用去离子水配置成浓度为15％的沉淀剂，在搅拌下先向烧瓶中加入模板剂和沉淀剂，再加入盐溶液，加热，剧烈搅拌，晶化一定时间后过滤沉淀物，用去离子水将沉淀物上附着的可溶性盐洗涤除去，干燥至恒重，用研钵将块状的催化剂前体研磨成粉末，置于马弗炉中在一定温度下焙烧得到镁铝锆复合氧化物催化剂。本发明的优点是：加入模板剂可以使晶粒生长更加均匀，增大比表面积。催化剂具有弱碱性活性中心，催化环氧丙烷和苯甲酸甲酯的一步嵌入反应催化活性高、选择性好、易与反应体系分离且可重复使用。

技术领域

本发明涉及一种嵌入式反应制备丙二醇甲醚苯甲酸酯的催化剂，具体是涉及一种镁铝锆复合氧化物催化剂，并用于环氧丙烷与苯甲酸甲酯的一步嵌入反应，合成丙二醇甲醚苯甲酸酯。属于催化剂制备、精细化学品技术领域。

背景技术

丙二醇甲醚苯甲酸酯的化学结构中含有醚键、酯基以及烷基，对有机物具有很强的溶解性。丙二醇甲醚苯甲酸酯是丙二醇醚酯系列的产品之一，作为一种优良的溶剂，可以广泛应用于涂料、颜料、油墨、印刷、皮革以及电子产品等行业。与乙二醇醚(酯)、丙二醇醚相比，丙二醇醚酯的溶解度相当而毒性大大降低，因此丙二醇醚酯在某些方面可以有效替代乙二醇醚(酯)、丙二醇醚类产品。

目前生产丙二醇甲醚苯甲酸酯的方法有酯交换法、酰氯法、直接酯化法、一步嵌入法。酯交换法、酰氯法和直接酯化法由于需要先由环氧丙烷和醇反应制得丙二醇醚，再与酯、酸或酰氯反应生成目标产物，涉及两步反应，历程长能耗大，中间产物的收率也会影响最终产物的产率；同时，酰氯法具有较高的成本，且反应产生腐蚀性气体HCl；直接酯化法的后处理较为复杂，且对环境污染严重，因此一步嵌入反应成为了当前主要的发展方向。催化剂方面，传统的生产工艺多采用均相催化剂，但是这就导致了对设备的腐蚀，反应剧烈不易控制，后处理复杂等问题。由于一步嵌入法制备丙二醇甲醚苯甲酸酯需要适宜的碱性环境，因此，碱性固体催化剂成为主要使用的催化剂，此类催化剂的制备方法有共沉淀法和溶胶凝胶法等，其中共沉淀法由于更为简便所以应用更广泛。在催化剂制备过程中加入模板剂可以起到分散作用，使制备的催化剂晶体粒径更小且分布均匀，还能增加比表面积、孔径和孔容。不同的模板剂由于结构、性质的不同，对催化活性的影响也有所不同，因此添加模板剂成为催化剂制备中一种重要的改性方式。

发明内容

本发明的目的在于提供一种镁铝锆复合氧化物催化剂的制备方法，用于催化环氧丙烷和苯甲酸甲酯一步嵌入合成丙二醇甲醚苯甲酸酯的反应。该方法制备的催化剂具有弱碱性活性中心，催化环氧丙烷与苯甲酸甲酯的一步嵌入反应催化活性高、选择性好、易与反应体系分离且可重复使用。

本发明的目的是这样实现的：将可溶性镁盐、铝盐和锆盐配制成浓度为20％的盐溶液，将氢氧化钠和碳酸钠用去离子水配置成浓度为15％的沉淀剂，用少量去离子水溶解一定量的模板剂，在搅拌下先向烧瓶中加入模板剂和沉淀剂，再加入盐溶液，加热，剧烈搅拌，晶化一定时间后过滤沉淀物，用去离子水将沉淀物上附着的可溶性盐洗涤除去，干燥至恒重，用研钵将块状的催化剂前体研磨成粉末，置于马弗炉中在一定温度下焙烧得到镁铝锆复合氧化物催化剂。

所述的催化剂用于催化环氧丙烷与苯甲酸甲酯一步嵌入反应合成丙二醇甲醚苯甲酸酯，具体工艺为：在搅拌下将苯甲酸甲酯和催化剂加入反应釜中，关闭进料口，检查反应釜气密性，确认装置不漏气后用N₂置换反应釜内空气，设定温度，升温，温度到达设定值并稳定后，向反应釜中通入环氧丙烷，在设定的温度下进行反应，一定时间后降温出料，得到丙二醇甲醚苯甲酸酯产品。