[发明专利]空心介孔无机氧化物纳米球固体碱的制备方法与应用

说明书

本发明属于非均相催化领域，公开了一种空心介孔无机氧化物纳米球固体碱的制备方法，将纳米胶体碳球加入无机金属盐溶液/无机金属盐混合溶液中，搅拌吸附，过滤，洗涤，得到空心介孔无机氧化物碳球前体；将空心介孔无机氧化物碳球前体干燥后研磨成粉末，并将粉末梯度升温煅烧，既得到空心介孔无机氧化物纳米球固体碱；本发明还公开了上述制备方法制备的空心介孔无机氧化物纳米球固体碱的一种应用，用于催化酚类化合物选择性O‑烷基化反应。本发明制备的空心介孔无机氧化物纳米球固体碱粒径大小均匀，孔径适当，孔状结构丰富，且催化酚类化合物选择性O‑烷基化反应后，易与产物分离，便于回收利用。

技术领域

本发明属于非均相催化领域，具体涉及一种空心介孔无机氧化物纳米球固体碱的制备方法与应用。

背景技术

酚类化合物O-烷基化产物广泛应用于药物、精细化学品和石化产品中。其中，苯甲醚可用于制备香料，农药，化妆品和染料等；苯二酚单醚，如2-甲氧基苯酚可用于生产各种精细化学品和有价值的合成中间体；3-甲氧基苯酚和4-甲氧基苯酚可用作紫外线抑制剂、油脂抗氧化剂和阻聚剂。因此，苯酚类化合物O-烷基化产物的选择性合成尤为重要。

传统的酚类化合物O-烷基化方法有如下缺点：①需要化学计量的强碱，如Na₂CO₃、K₂CO₃、KOH或NaOH生成苯酚负离子，这些无机碱，大都无法和有机原料互溶，因此在反应溶剂的选择上不得不采用有毒的水溶性溶剂和采用相转移体系，从而引起分离问题。②烷基化试剂通常为卤代烷、光气或硫酸酯等。这些试剂大多有毒，副产物为等当量的强酸，反应后又需要等量的碱中和，产生大量高盐废水，在工业生产中过酸过碱的溶液会对反应器和后处理装置造成腐蚀，导致安全隐患。

碳酸酯具有无毒、无害和使用安全的特点，被公认为是相对环保绿色的烷基化试剂。但由于其反应惰性，需要在高温及高活性固体碱的催化下方能有效进行，目前文献报道中的固体碱，需在大于300 ℃的条件下才能实现酚类化合物选择性O-烷基化，O-烷基化产物选择性最高也只到84 %，且不可避免地生成C-烷基化副产物。因此，选用安全、环保的烷基化试剂，开拓一种性能优异的固体碱，并开拓符合绿色化学的酚类化合物的选择性O-烷基化反应，对于相关领域内技术人员具有重要的意义。

发明内容

本发明的目的，是要提供一种空心介孔无机氧化物纳米球固体碱的制备方法，制备的空心介孔无机氧化物纳米球固体碱粒径大小均匀，孔径适当，孔状结构丰富，而且空心介孔无机氧化物纳米球固体碱易与产物分离，便于回收利用；

本发明还要提供上述制备方法得到的空心介孔无机氧化物纳米球固体碱的一种应用，以碳酸酯为烷基化试剂，通过空心介孔无机氧化物纳米球固体碱催化，在较低温下高效实现酚类化合物的选择性O-烷基化。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种空心介孔无机氧化物纳米球固体碱的制备方法，包括以下步骤：

S1、以水溶性糖为碳源配置为水溶性糖溶液，并在反应釜中反应，反应完毕降至室温，抽滤并用去离子水和乙醇交替洗涤滤饼至漏斗下端滴液无色，干燥得到纳米胶体碳球；

S2、将纳米胶体碳球加入无机金属盐溶液/无机金属盐混合溶液中，搅拌吸附，然后过滤，洗涤，得到空心介孔无机氧化物碳球前体；

S3、将空心介孔无机氧化物碳球前体干燥后研磨成粉末，并将粉末梯度升温煅烧，既得到空心介孔无机氧化物纳米球固体碱。

作为限定，步骤S1中，所述水溶性糖为葡萄糖、蔗糖或可溶性淀粉，水溶性糖溶液的浓度为0.5 ~1.5 M；

反应釜中反应温度为160~200 ℃，反应时间为2~8 h；干燥温度为60~80 ℃，干燥时间为12~20h。