[发明专利]催化剂及其制备方法和制备碳酸二烷基酯的方法

说明书

本发明涉及碳酸二烷基酯的制备领域，具体涉及催化剂及其制备方法和制备碳酸二烷基酯的方法。所述催化剂包括载体和负载在所述载体上的碱金属化合物，所述载体为活性炭纤维，所述活性炭纤维的比表面积为800‑1500m²/g，孔径在2nm以下的孔的体积百分含量为65％以上。将本发明所述催化剂用于由草酸二烷基酯制备碳酸二烷基酯时，能够获得较高的草酸二烷基酯转化率，较高的碳酸二烷基酯选择性，具有很好的应用前景。

技术领域

本发明涉及碳酸二烷基酯的制备领域，具体涉及用于催化剂及其制备方法和制备碳酸二烷基酯的方法。

背景技术

碳酸二甲酯作为一种无毒有机原料，可进行羰基化、甲基化、甲氧基化、羧甲基化等多种化学反应，具有广阔的应用市场和前景。

目前已实现工业化生产碳酸二甲酯的工艺主要有光气法、酯交换法、甲醇氧化羰基化法等。其中光气法为早期的生产方法，工艺复杂，原料毒性大，不利于安全生产，因此属于被淘汰的工艺。CN103143357A和CN107694609A提供了甲醇氧化羰基化法制备碳酸二甲酯的催化剂，前者催化剂包含活性组分Cu₂O与活性炭，后者催化剂包括铜的卤化物和离子液体，但是两种催化剂的甲醇转化率都较低，并且制备成本较高或操作条件较为严苛，严重限制了其应用。CN109821560A公开了一种酯交换法生产碳酸二甲酯的催化剂和使用方法，该种方法的优点在于碳酸二甲酯选择性高，操作简单；但是原料碳酸乙烯酯来源于石油资源，价格和产量容易出现波动，直接影响其经济收益。另外，CN102212009A公开了尿素醇解法联产碳酸二甲酯和二甲醚的工艺；CN106946706A公开了通过二氧化碳和甲醇直接反应制备碳酸二甲酯的方法，但这两种方法都存在条件苛刻、收率较低等问题，实现工业化仍有困难。

发展碳一化工不但能符合能源要求，而且可以实现煤炭的高效利用，极大地减轻环境污染，是非常重要的研究领域。CN106518675A和CN106431920B提供了由合成气出发制备草酸二甲酯并副产碳酸二甲酯的方法。该反应可以高效地得到高纯度的草酸二甲酯，而碳酸二甲酯作为生产过程中无法避免而需要去除的副产物。

通过碳一化工可以得到大量的草酸二甲酯，这些草酸二甲酯经过脱羰基反应就可以方便地得到碳酸二甲酯，反应方程式为：

目前关于由草酸二甲酯脱羰基制碳酸二甲酯的文献资料仍然较少。在已有的文献中多以活性炭颗粒为催化剂载体，该类型催化剂存在活性低、选择性差、稳定性低等问题，限制了其工业应用，目前都处于实验室研究阶段。

因此，亟需提高用于由草酸二烷基酯制备碳酸二烷基酯的催化剂的催化活性和选择性。

发明内容

本发明的目的是为了克服现有的用于由草酸二烷基酯制备碳酸二烷基酯的催化剂存在的催化活性低、选择性差等问题，提供催化剂及其制备方法和制备碳酸二烷基酯的方法。

为了实现上述目的，本发明第一方面提供一种催化剂，所述催化剂包括载体和负载在所述载体上的碱金属化合物，所述载体为活性炭纤维，所述活性炭纤维的比表面积为800-1500m²/g，孔径在2nm以下的孔的体积百分含量为65％以上。

本发明第二方面提供了一种制备催化剂的方法，所述方法包括：使用浸渍法将所述碱金属化合物负载于载体上，并烘干；所述载体为活性炭纤维，所述活性炭纤维的比表面积为800-1500m²/g的，孔径在2nm以下的孔的体积百分含量为65％以上；

优选地，碱金属化合物中的碱金属元素选自钾、铷和铯中的至少一种；

优选地，所述烘干的条件包括：温度为70-200℃，时间为6-48h。