[发明专利]用于合成碳酸二甲酯的固体碱催化剂及其制备方法和碳酸二甲酯的制备方法

说明书

本发明属于固体碱催化剂领域，具体涉及一种用于合成碳酸二甲酯的固体碱催化剂及其制备方法和碳酸二甲酯的制备方法。本发明所述的固体碱催化剂Lasubgt;2/subgt;Osubgt;2/subgt;COsubgt;3/subgt;纳米三角片形貌结构完整，边长为300‑400nm，厚度为20‑25nm，具有较少的弱碱性位和中强碱性位，和更多的强碱性位点，将其用于甲醇和碳酸丙烯酯(PC)酯交换合成碳酸二甲酯的反应，碳酸丙烯酯转化率最高可达82.3％，碳酸二甲酯选择性可达96.1％。本发明具有原料毒性低、污染小、催化剂无腐蚀且用量少、催化剂与反应体系容易分离，重复性使用好，原料碳酸丙烯酯转化率以及产物碳酸二甲酯选择性高等优点。

技术领域

本发明涉及固体碱催化剂，特别涉及一种用于合成碳酸二甲酯的固体碱催化剂及其制备方法和碳酸二甲酯的制备方法。

背景技术

目前DMC的合成方法主要有光气法、液相氧化碳基化法、气相氧化碳基化法和酯交换法。由于光气的高毒性、腐蚀性以及氯化钠排放的环保问题，为践行降低环境污染、减小对人体危害的‘绿色化学’的宗旨，传统的光气法生产路线逐渐被淘汰。而液相氧化碳基化法和气相氧化碳基化法在操作过程当中会引起爆炸，存在安全隐患，使用受到限制。酯交换法由于生产过程中无三废产生、对设备无腐蚀、设备简单等优点而日益引起人们的重视。

酯交换法的主要步骤是环状碳酸酯和甲醇进行酯交换反应生成DMC和丙二醇。之前，一些催化剂已被应用于酯交换反应的研究，例离子交换树脂、金属氧化物、金属氢氧化物、类水滑石、碱性分子筛、聚合物负载的三苯基膦催化剂等，通常这些因活性不高难以得到应用。

发明内容

为了能更高效促进碳酸丙烯酯(PC)和甲醇合成碳酸二甲酯，本发明提供一种用于合成碳酸二甲酯的固体碱催化剂及其制备方法和碳酸二甲酯的制备方法，该固体碱催化剂同时具备原料成本低，制备过程简单及条件温和的特点。

为了实现本发明目的，所采用的技术方案为：

用于合成碳酸二甲酯的固体碱催化剂，所述固体碱催化剂为La₂O₂CO₃纳米三角片，La₂O₂CO₃纳米三角片边长平均尺寸为300-400nm，平均厚度为20-25nm。

进一步限定了上述La₂O₂CO₃纳米三角片的制备方法，包括如下步骤：

(1)称取K₂CO₃加入到乙二醇溶液中，形成A溶液，其中K₂CO₃质量浓度为0.0125-0.0167g/ml；

(2)称取La(CH₃COO)₃溶解在去离子水中，形成B溶液，其中La(CH₃COO)₃质量浓度为0.0167-0.0333g/ml；

(3)将步骤(2)中的B溶液缓慢加到步骤(1)中的A溶液中形成混合液，A溶液与B溶液的体积比为1:1，再将混合溶液倒入水热反应釜中，液体体积为水热釜总体积的70％-80％；其中水热反应温度为393-473K，反应时间为12-36h，然后经过冷却、洗涤、干燥，得到La₂O₂CO₃纳米三角片前体；

(4)将步骤(3)得到的La₂O₂CO₃纳米三角片前体在马弗炉中焙烧，以1-3℃/min升温速率升温至400-600℃(优选480-550℃)，并在该温度下保持4-6h，即得到所述的La₂O₂CO₃纳米三角片。