[發明專利]一種具有磁性核的焙燒水滑石催化劑、制備及用于甲苯側鏈甲醛烷基化反應

有效

• 申請號: 201810990656.0
• 申請日: 2018-08-28
• 公開（公告）號: CN109225220B
• 公開（公告）日: 2020-11-20
• 發明（設計）人: 季生福;穆金城;劉建芳;覃榮現
• 申請（專利權）人: 北京化工大學
• 主分類號: B01J23/745
• 分類號: B01J23/745;B01J35/10;B01J37/34;B01J37/03;B01J37/10;C07C2/86;C07C15/46
• 代理公司: 北京思海天達知識產權代理有限公司 11203
• 代理人: 張立改

一種具有磁性核的焙燒水滑石催化劑、制備及用于甲苯側鏈甲醛烷基化反應，屬于磁性催化劑和石油化工技術領域。在磁性Fe₃O₄核表面快速形成一層介孔SiO₂殼層，制備SiO₂@Fe₃O₄納米球。然后以磁性SiO₂@Fe₃O₄納米球為核，采用超聲波、尿素超均勻沉淀、水熱晶化等方法，在磁性SiO₂@Fe₃O₄納米球表面原位合成出不同Mg/Al比、具有LDHs殼層的LDHs@SiO₂@Fe₃O₄材料，再經過焙燒，制備出一系列具有磁性核和LDO殼層的新型磁性LDO@SiO₂@Fe₃O₄酸堿雙功能催化劑。用于甲苯側鏈甲醛烷基化生成苯乙烯催化反應。

技術領域

本發明涉及一種具有磁性核的焙燒水滑石催化劑的制備方法及其用于甲苯側鏈甲醛烷基化反應，屬于磁性催化劑和石油化工技術領域。

背景技術

苯乙烯是重要的化工基本原料，主要用于生產聚苯乙烯、丁苯橡膠.ABS 樹脂.不飽和樹脂等產品，還可用于染料、制藥等領域，在化工行業中占有重要的地位。目前，大部分的苯乙烯是首先通過苯和乙烯的烷基化生成乙苯、再經乙苯催化脫氫制得，這種二步法生產苯乙烯的工藝流程較長、副反應多、能耗高、設備投資比較大。因此，新的苯乙烯生產工藝的開發一直是化工領域的研究熱點。

在眾多的苯乙烯生產新工藝中，甲苯側鏈用甲醇烷基化一步生成苯乙烯被認為具有很好的工業應用前景。1967年Sidorenko等首次報道甲苯、甲醇在堿金屬離子交換的X型和Y型分子篩催化劑上可反應生成苯乙烯和乙苯(Y.N. Sidorenko,P.N.Galich,V.S.Gutrya,V.G.Il’in,I.E.Neimark.Condensation of toluene and methanol uponsynthetic zeolites containing ion exchange cations of alkalimetals.Dokl.Akad.Nauk.SSSR,1967,173(1):132-134)，提出的反應機理是甲醇首先在催化劑的堿中心脫氫生成甲醛、然后與甲苯側鏈反應烷基化生成苯乙烯，乙苯是由苯乙烯加氫生成的。

從近幾十年的研究結果看，甲苯側鏈甲醇烷基化生成苯乙烯的催化劑主要是堿金屬改性的分子篩催化劑(He Han,Min Liu,Fanshu Ding,Yiren Wang, Xinwen Guo,Chunshan Song.Effects of Cesium Ions and Cesium Oxide in Side-ChainAlkylation of Toluene with Methanol over Cesium-Modified Zeolite X.Ind.Eng.Chem.Res.2016,55:1849-1858)。對于反應歷程，大部分研究者的共識是甲醇首先在堿中心作用下脫氫生成甲醛；甲苯穩定吸附在催化劑酸中心上，同時分子篩骨架氧作為堿中心活化甲苯側鏈甲基產生碳負離子；然后與甲醛反應生成苯乙烯(A.E.Palomares,G.Eder-Mirth,M.Rep,J.A.Lercher.Alkylation of Toluene over Basic Catalysts--Key Requirements for Side Chain Alkylation.Journal of Catalysis,1998,180(1):56-65)。因此，甲苯側鏈甲醇烷基化的催化劑需要足夠強度和數量的堿中心以催化甲醇脫氫生成甲醛，并且活化甲苯甲基C-H鍵生成甲基碳正離子，同時甲苯的苯環需要由酸中心吸附和穩定。由此可見，甲苯側鏈甲醇烷基化是以堿活性位催化為主的酸堿協同催化反應。