[发明专利]一种Ce基复合氧化物固体碱催化剂及其制备方法和应用

说明书

本发明公开了一种Ce基复合氧化物固体碱催化剂及其制备方法和应用，所述催化剂为铈、镁、铝的复合金属氧化物，采用水热法制备镁铝水滑石前驱体的时候加入模板剂，然后加入沉淀剂，进行水热陈化得到共沉淀物；将得到的共沉淀物干燥后进行焙烧，得到模板剂改性的镁铝复合氧化物；将镁铝复合氧化物分散在铈盐溶液中搅拌过夜，取物料干燥后进行焙烧得到模板剂改性的Ce基复合氧化物。本发明中模板剂的添加可以改变镁铝氧化物的形貌结构，Ce离子嵌入后，氧空位的形成进一步增加了催化剂的碱性强度，用于催化环氧丙烷和甲醇反应制备聚丙二醇甲醚时，环氧丙烷转化率较高。

技术领域

本发明属于催化剂及其制备方法，具体涉及一种模板剂改性的Ce基复合氧化物固体碱催化剂及其制备方法，该催化剂适用于聚丙二醇单甲醚的合成反应。

背景技术

聚丙二醇单甲醚是一种无色到淡黄色的微粘性液体，无挥发性，不腐蚀。聚丙二醇单甲醚主要以甲醇为起始剂与环氧化物(环氧丙烷或环氧乙烷)反应生成，通过改变起始剂与环氧化物的投料比等条件，生产不同分子量的产品。聚丙二醇单甲醚广泛地用于涂料、油墨、印染、清洗剂等行业，同时还可作为制动液和航空燃料的添加剂，近年来大量应用在汽车刹车液和液压传动机械的制动液等的配方中，也用于制备醇酸树脂、乳化剂、反乳化剂、润滑油和增塑剂等。

目前聚丙二醇单甲醚的制备方法主要为阴离子开环聚合，即以甲醇为起始剂，在KOH的作用下醇羟基上的H被剥离，形成的负氧离子会进攻环氧丙烷中的C-O键(有取代基的一侧)，从而进行链增长而生成聚丙二醇单甲醚。此类合成方法的优点在于技术成熟，所用催化剂价格低廉、易得；但同时也存在很多缺点，均相催化剂反应后与产物分离困难，后处理会产生大量的工业盐对环境造成污染，且均相碱催化剂会腐蚀设备，造成安全隐患。

发明内容

发明目的：本发明的目的在于提供一种碱性组分不易流失，寿命长，中强碱位点多的模板剂改性的Ce基复合氧化物固体碱催化剂；本发明的第二目的在于提供一种上述催化剂的制备方法；本发明的第三目的在于提供上述制备的催化剂在聚丙二醇单甲醚的合成反应中的应用。

技术方案：本发明的一种Ce基复合氧化物固体碱催化剂，所述催化剂为铈、镁、铝的复合金属氧化物，通式为：Ce_aMg_bAl_1-a-LDO(P123)，其中，a的范围为0.003～0.01，b的范围为1～3。

本发明还保护所述的Ce基复合氧化物固体碱催化剂的制备方法，包括以下步骤：

(1)将至少包含镁、铝的可溶性金属盐与模板剂混合溶解，然后将混合溶液滴入沉淀剂中，通过调节pH得到混合浆料溶液；

(2)将步骤(1)得到的混合浆料溶液进行水热处理后过滤得到沉淀物，干燥后得到干燥固体；将得到的干燥固体进行焙烧，得到模板剂改性的镁铝复合氧化物；

(3)将步骤(2)得到的镁铝复合氧化物均匀分散在铈盐溶液中搅拌，过滤得到沉淀物，对沉淀物进行干燥、粉碎，然后进行焙烧，得到模板剂改性的Ce基复合氧化物固体碱催化剂。

上述的技术方案中，将所需的镁、铝的可溶性的金属盐与模板剂混合溶解，在共沉淀过程中模板剂可以插入到镁铝水滑石前体的层板空间，通过水热过程保证晶体的稳定成型过程。经焙烧除去模板剂后得到片状规整性下降，微粒变得疏松碎裂的镁铝属复合氧化物。Ce嵌入水滑石的骨架后，催化剂规整性进一步下降，疏松细碎，从根源上改进了催化剂的结构，暴露更多碱性位点，从而提高中强碱强度。使其在甲醇与环氧丙烷的反应中具有较高的催化活性。