[发明专利]一种基于碳微球负载铁镍铈催化剂合成甲基二氯化磷的方法

说明书

一种基于碳微球负载铁镍铈催化剂合成甲基二氯化磷的方法，包括浸渍液配制、碳微球负载铁镍铈催化剂制备、甲基二氯化磷合成；所述合成方法采用碳微球负载铁镍铈催化剂，铁镍铈三元素负载量占碳微球载体总质量的0.2~1%，其中负载至碳微球内的铁镍铈原子摩尔比49~62:29~48:3~9。该方法反应温度低，300~400℃，三氯化磷转化率20.4~30.1%，甲基二氯化磷收率94.6~97.5%，催化剂为固体，无毒且易于从反应体系中分离，使用寿命2800~3400小时，每克碳微球负载铁镍铈催化剂可产出3.6~6.5千克甲基二氯化磷。

技术领域

本发明涉及一种基于碳微球负载铁镍铈催化剂合成甲基二氯化磷的方法，属于有机合成领域。

背景技术

甲基二氯化磷是有机磷化工最基础的化合物之一，广泛用于合成农药、医药、阻燃剂等化学品，尤其近年来，随着新型高效除草剂草铵膦市场需求量的迅猛增长，甲基二氯化磷作为合成草铵膦的最关键中间体，具有非常广阔的市场前景。甲基二氯化磷纯品为无色透明液体，有强烈刺激性气味，化学性质极其活泼，极易吸水，与水作用剧烈放热甚至燃烧，储运成本高昂，市场上无法买到，用户只能自行生产，因此研发甲基二氯化磷低成本生产方法意义重大。

甲基二氯化磷的合成方法分液相法和气相法两种，液相法反应条件温和，操作容易，但合成路线长，原料成本高，环境污染严重。气相法以甲烷和三氯化磷为原料，反应路线短，副反应少，三废少，但需在高温（600℃）下进行，危险性高，操作难度大，目前仅有德国拜耳公司拥有成熟的气相法技术，在甲基二氯化磷生产领域处于垄断地位。气相法经济成本方面有显著优势，是甲基二氯化磷工业化的首选方法，国内研究不多，突破点在于开发较低温度下高效催化甲烷和三氯化磷反应的新型催化剂，中国专利CN112409406A中公开了一系列卤代烃类催化剂，甲烷和三氯化磷在450~600℃条件下合成甲基二氯化磷，但反应温度仍然很高，三氯化磷转化率相对较低，而且卤代烃类催化剂大多都有一定毒性，与原料的分离操作也比较繁琐。

发明内容

针对上述现有技术存在的不足，本发明提供一种基于碳微球负载铁镍铈催化剂合成甲基二氯化磷的方法，实现以下发明目的：反应温度低，三氯化磷转化率20.4~30.1%，甲基二氯化磷收率94.6~97.5%，催化剂为固体，无毒易于分离且有效催化时间长，单位克重的催化剂所产出甲基二氯化磷的量较大。

为实现上述发明目的，本发明采取以下技术方案：

一种基于碳微球负载铁镍铈催化剂合成甲基二氯化磷的方法，包括浸渍液配制、碳微球负载铁镍铈催化剂制备、甲基二氯化磷合成；所述碳微球负载铁镍铈催化剂中，铁镍铈三元素负载量占碳微球载体总质量的0.2~1%，负载至碳微球内的铁镍铈原子摩尔比为49~62:29~48:3~9。

以下是对上述技术方案的进一步改进：

步骤（1）浸渍液配制

从三价铁或二价铁的硫酸盐、盐酸盐或硝酸盐任选一种，金属镍的硫酸盐、盐酸盐或硝酸盐任选一种，金属铈的硫酸盐或盐酸盐中任选一种，按铁镍铈原子摩尔比为50~65:27~48:2~8配制成水溶液，水溶液中三种盐总质量浓度31~34%，得到浸渍液。

步骤（2）碳微球负载铁镍铈催化剂制备

适量碳微球加入浸渍液中，搅拌速率3000~7000转/分条件下浸渍24~48小时，过滤出碳微球，用去离子水冲洗3次后放入真空干燥箱80℃干燥3小时；

所述碳微球粒径100~300微米，内部孔径分布5~40纳米，比表面积600~1000m²/g，加入量为浸渍液的20~40%；