[发明专利]一种磁性物质固载有机-无机杂化材料催化剂及其制备和应用

说明书

本申请公开一种磁性物质固载有机‑无机杂化材料催化剂及其制备和应用，制备方法包括：(1)以有机胺、1，3‑丙磺酸内酯为原料在有机溶剂中按有机胺与1,3‑丙磺酸内酯物质的量比0.5‑1.5:1合成离子液体中间体；有机胺为吡啶、2,6‑二甲基吡啶、5‑乙基‑2‑甲基吡啶、喹啉、三乙胺、N,N‑二甲基苯胺、N,N‑二甲基苄胺中的任一种；(2)离子液体中间体与无机酸水溶液于油浴加热反应得酸性离子液体；无机酸为硅钨酸；(3)酸性离子液体与Fe₃O₄、正硅酸乙酯醇溶液于油浴中反应结束后，经后处理即得。本申请固载后的催化剂基本能够达到游离催化剂的催化性性能，用于月桂酸单甘脂的选择性制备中，催化效率高、选择性好、对环境污染小、重复性能好。

技术领域

本申请涉及酯类制备技术领域，具体涉及一种磁性物质固载有机-无机杂化材料催化剂制备方法以及该催化剂在月桂酸与甘油酯化反应中的应用。

背景技术

月桂酸单甘酯(GML)既是优良的乳化剂，又是安全高效广谱的抗菌剂。GML作为一种安全的食品添加剂已广泛地运用到食品、制药、化妆品等行业。GML的常用制备方法是在质子酸催化剂存在下，通过月桂酸和甘油直接酯化得到，传统的催化法存在后处理繁琐、环境污染大、选择性差及催化效率低等方面的问题。

离子液体是一类新型的绿色化溶剂及催化剂，其无可测蒸气压、可循环使用、无环境污染、可设计性等优点成为研究热点，且在一定程度上解决了液态催化剂再生和废液减量问题，并且作为酯化反应催化剂时具有较好催化效果，但离子液体在使用过程中存在用量大、价格贵、粘度大、回收难等问题。

杂多酸是一种具有强酸性和强氧化性的可设计型固体酸，是一类新型环境友好催化材料。杂多酸催化反应时可调的催化特性及“假液相”反应场使其常显示较好的催化性能。但杂多酸自身存在的比表面积小，使用过程中易溶于极性溶剂而难以分离等问题使其工业应用受到限制。近年来，研究者利用有机物如离子液体特别是磺酸功能化离子液体与杂多酸结合起来制备出新颖有机-无机杂化材料受到广泛关注，该类材料在催化酯化反应、缩醛反应和醇氧化等反应中得到广泛应用，强酸性及“自分离”特性是该类催化剂具有高活性的原因。离子液体改性杂多酸催化反应时虽表现出较好的催化性能，但是该类催化剂仍存在离子液体用量大、成本高、有效活性成分流失及催化剂重复利用性差等缺点。

将离子液体硅钨酸固载于多孔材料上可有效解决上述问题。固载化离子液体不仅具有离子液体催化活性高的优点，同时，载体大的比表面积为催化反应提供更多的活性位点，还能减少催化剂用量，反应后催化剂与反应混合液通过简单过滤就能分离。此外，改变载体性质制备磁性载体，使固体催化剂的分离更加容易和经济。因此，开展磁性物质固载有机-无机杂化材料催化剂制备及催化性能研究具有重要的理论与实际意义。

申请内容

本申请提供了一种磁性物质固载有机-无机杂化材料催化剂的制备方法及其应用，固载后的催化剂基本能够达到游离催化剂的催化性性能，用于月桂酸单甘脂的选择性制备中，催化效率高、选择性好、对环境污染小、重复性能好。

一种磁性物质固载有机-无机杂化材料催化剂的制备方法，包括：

(1)以有机胺、1,3-丙磺酸内酯为原料在有机溶剂中按有机胺与1,3-丙磺酸内酯物质的量比0.5-1.5:1合成离子液体中间体；所述有机胺为吡啶、2,6-二甲基吡啶、5-乙基-2-甲基吡啶、喹啉、三乙胺、N,N-二甲基苯胺、N,N-二甲基苄胺中的任一种；

(2)所得离子液体中间体与无机酸水溶液于油浴加热反应得酸性离子液体；所述无机酸水溶液为硅钨酸水溶液；

(3)所得酸性离子液体与Fe₃O₄、正硅酸乙酯醇溶液于油浴中反应，经陈化后空气氛围中焙烧即得所述磁性物质固载有机-无机杂化材料催化剂；该步骤的反应体系中Fe₃O₄物质的量占10％-15％、酸性离子液体物质的量占4％-5％。