[发明专利]一种用于催化氨氧化反应制备2-氰基吡啶的催化剂及其应用

说明书

本发明属于催化合成技术领域，具体涉及一种用于催化氨氧化反应制备2‑氰基吡啶的催化剂及其应用。本发明选择了介孔碳作为载体、负载了特定比例的二氧化锡和三氧化二锑，得到了一种具有高催化活性的氨氧化反应催化剂。本发明的锡‑锑介孔碳催化剂具有高比表面积和孔隙率，催化活性和效率高，可循环多次使用，寿命长，仅需两种活性金属原料就可保持优良的催化性能，制备工艺简单，降低了成本。本发明使用废弃秸秆制备介孔碳，绿色环保，并且本发明的介孔碳孔隙率高，对活性金属的吸附力强。本发明的锡‑锑介孔碳催化剂催化氨氧化制备2‑氰基吡啶时，原料转化率99.9％，2‑氰基吡啶选择性90％、收率≥90％，具有极大的产业化价值。

技术领域

本发明涉及催化合成技术领域，尤其涉及IPC分类号B01J 27/19下的领域，更具体地，涉及一种用于催化氨氧化反应制备2-氰基吡啶的催化剂及其应用。

背景技术

2-氰基吡啶是一种重要的精细有机合成中间体，在多种医药、农药和染料等精细有机化学品的生产中有广泛应用，如农用除草剂4-氨基-3，5，6-三氯吡啶-2-羧酸(毒莠定)和Xa因子抑制剂贝曲西班的的合成中都离不开2-氰基吡啶。在2-氰基吡啶的制备工艺方法中，2-甲基吡啶催化氨氧化法由于具有原料来源充分、不涉及高毒的氰化物、产品制备成本相对较低等特点而在实际生产中得到了广泛的应用。然而氨氧化反应是个复杂的过程，除主反应外，副反应较多，这会大大降低二氰基吡啶的收率。因此，研究一种选择性好、转化率高的新型催化剂，优化工艺条件，降低生产成本，是氨氧化合成2-氰基吡啶技术的关键。

目前催化氨氧化反应合成氰基吡啶的催化剂大都用浸渍法制备，也称等体积浸渍法，即加入足以充满载体微粒孔体积或稍少一点的溶液，将其担载在孔性载体上。对粉状载体，浸渍液体积则需稍大于孔体积(称为湿浸渍)，除非催化剂前体能强烈地在载体上吸附。尤其在干燥期间，为了保证催化剂前体在载体上分布均匀，连续搅拌混浆是很重要的。目前现有技术中常用的载体是二氧化钛。

目前工艺上所用的氨氧化反应催化剂主要组分及含量为V:Mo:Cr:P:TiO2＝10-30％:0-1％:0-1％:0-1％:70-90％，在生产上仅仅能够使得2-甲基吡啶转化率98％，产物2-氰基吡啶选择性88％、收率≥82％；催化剂中的催化活性部分为多种金属化合物，工艺不仅复杂且催化效率低，副产物多。现有技术CN103467370B公开了一种氰基吡啶的合成方法，其使用的催化剂为钒钛催化剂，需要用多种金属化合物来制备，成本高且不环保，并且催化2-甲基吡啶氨氧化制备2-氰基吡啶的效率不高，收率仅有70～80％左右。

发明内容

针对现有技术的缺陷，本发明的目的在于提供一种活性高，原料转化率和产品选择性、收率高，使用寿命长，生产工艺简单，绿色环保的用于催化氨氧化反应制备2-氰基吡啶的催化剂。

另一方面，本发明的目的还在于提供一种上述用于催化氨氧化反应制备2-氰基吡啶的催化剂的应用。

为达到上述发明目的，本发明采用以下技术方案：

一种用于催化氨氧化反应制备2-氰基吡啶的催化剂，其特征在于，所述催化剂为锡-锑介孔碳催化剂，通过以下方法制备：

在二氧化锡和三氧化二锑的混合溶液中加入介孔碳，搅拌混匀后，干燥，煅烧，酸浸处理，再经过水洗、过滤、干燥得到锡-锑介孔碳催化剂。

优选地，所述二氧化锡和三氧化二锑的混合溶液中二氧化锡的浓度为0.04～0.07g/mL，三氧化二锑的浓度为0.02～0.05g/mL。

优选地，所述搅拌混匀的搅拌时间为1～3h；

优选地，所述干燥的操作为70～100℃下搅拌至干，再在110～130℃下烘干；

优选地，所述煅烧的升温程序为以2～5℃/min的速率升温至800～1000℃，然后保温2～5h。