[發明專利]一種磁性凹凸棒土負載離子液體催化劑及其制備方法

有效

• 申請號: 201610153976.1
• 申請日: 2016-03-17
• 公開（公告）號: CN105772077B
• 公開（公告）日: 2018-09-28
• 發明（設計）人: 袁振宏;苗長林;呂鵬梅;凡佩;羅文;李惠文;楊玲梅;劉姝娜;莊新姝;王忠銘
• 申請（專利權）人: 中國科學院廣州能源研究所
• 主分類號: B01J31/02
• 分類號: B01J31/02;B01J35/12;B01J35/04;B01J35/10;C10L1/02
• 代理公司: 廣州科粵專利商標代理有限公司 44001
• 代理人: 莫瑤江

本發明公開了一種磁性凹凸棒土負載離子液體催化劑及其制備方法，該催化劑將離子液體以鍵合方式負載于磁性凹凸棒土上，該催化劑的制備方法，包括硅烷偶聯劑改性離子液體；磁性材料預處理凹凸棒土制得改性凹凸棒土；將硅烷偶聯劑改性離子液體負載到磁性凹凸棒土載體上。本發明所述催化劑具有良好的穩定性、多孔性、親油性，分散性，催化活性高,催化生物柴油后易與產品分離，可多次重復使用。

技術領域

本發明涉及屬于催化劑領域，具體涉及一種磁性凹凸棒土負載離子液體催化劑及其制備方法。

背景技術

隨著對環境保護的重視和石油資源的緊缺，生物柴油技術迅速成為全球新能源開發的熱點。生物柴油是由動植物油脂原料與甲醇通過酯交換反應生成的長鏈脂肪酸酯類物質，是優質的石油柴油代用品。目前，主要采用的催化劑主要為硫酸或氫氧化鉀強酸強堿等，存在設備腐蝕嚴重、產生大量工業廢水與廢渣等二次污染問題。近年來，離子液體催化制備生物柴油受到國內外廣泛關注。離子液體尤其是功能化的離子液體作為一種新型環境友好液體催化劑，具有結構可調、催化效率高、可循環使用和熱穩定性高等特點，但是，大多數離子液體的粘度大，影響底物傳質和傳熱速率，反應之后易損失，難以與產物分離，制約其催化制備生物柴油的工業化進程。

凹凸棒土是一種層鏈狀晶體結構的鎂鋁硅酸鹽粘土礦物，具有獨特的納米纖維狀或棒狀晶體形態，具有、比表面積大、表面活性高，內部多孔道等特點，微細的孔隙結構，可以容納大量反應物在晶體的內部反應，且反應的生成物又可以迅速擴散并釋放到晶體的外部而不引起凹凸棒土本身結構的改變。因此凹凸棒土是許多催化劑的優良載體，如果將離子液體負載到比表面積大、穩定性好的固體載體上制備出非均相催化劑，將會在很大程度上降低其在催化反應循環使用中的損失量，從而加快離子液體工業化應用的進程。但是，凹凸棒土表面含大量極性羥基且帶負電，具有很高的表面能，使其具有親水疏油的性質，對油脂的相容性和親和性較差，在有機反應體系中很容易發生團聚，性能不穩定，因此，作為催化油脂的離子液體載體材料，須通過表面改性使其表面性質由親水性變為疏水性，增強在有機溶劑中的分散性，才能使其優異的性能得到充分發揮。

另外，凹凸棒土負載的離子液體多為細小的顆粒粉末，傳統的過濾回收方法費時費力，且不能達到完全回收，降低了其使用效能。磁性氧化鐵具有高比表面積及良好的分散性，而且具有順磁性，如能將離子液體與磁性γ-Fe₂O₃、凹凸棒土微粒進行復合化，可賦予催化劑獨特的磁分離特性，又具有磁響應性，能夠定向分離，使其既能夠非常簡便有效地利用磁鐵吸引而從反應混合物中分離出來，也能在撤去外加磁場后立刻恢復到無磁性狀態繼續溶解于反應溶劑中，進而提高其使用效能。

發明內容

本發明的目的是提供一種磁性凹凸棒土負載離子液體催化劑及其制備方法，該催化劑回收利用簡便、熱穩定性高、對水穩定、酸值高、催化效果好，以克服現有技術不足的缺陷。

本發明是通過以下技術方案予以實現的：

本發明的一個目的是保護一種磁性凹凸棒土負載離子液體催化劑，該催化劑磁性凹凸棒土負載化離子液體不但具有離子液體的特性，還具有較強的磁場響應特性，可通過磁性吸收分離，回收催化劑，且催化劑物化性質更穩定，可多次循環使用。

一種磁性凹凸棒土負載離子液體催化劑，結構式為：

其中：代表Fe₃O₄磁性納米顆粒，代表磁性化的凹凸棒土載體；Q選自硫酸根、磷鎢酸根、對甲苯磺酸根、甲磺酸根或三氟甲磺酸根中的一種；R為CH₂或CH₂-CH₃；n₁為2或3；n₂為2或3；n₃為3或4。

本發明的另一個目的是保護上述磁性凹凸棒土負載離子液體催化劑的制備方法，該制備方法工藝流程簡單，易于實現。