[發(fā)明專(zhuān)利]納米碳基材料及其制備方法和環(huán)氧丙烷的醚化方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201910081692.X
• 申請(qǐng)日: 2019-01-28
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN111482166B
• 公開(kāi)（公告）日: 2023-03-10
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 史春風(fēng);康振輝;劉陽(yáng);黃慧;王肖;趙娟;藺曉玲
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 中國(guó)石油化工股份有限公司;中國(guó)石油化工股份有限公司石油化工科學(xué)研究院
• 主分類(lèi)號(hào): B01J21/18
• 分類(lèi)號(hào): B01J21/18;C07C41/03;C07C43/10
• 代理公司: 北京英創(chuàng)嘉友知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 11447
• 代理人: 周建秋;蘇瑞

本公開(kāi)涉及一種納米碳基材料及其制備方法和環(huán)氧丙烷的醚化方法。該環(huán)氧丙烷的醚化方法包括：使環(huán)氧丙烷和醚化劑在催化劑的存在下接觸進(jìn)行反應(yīng)，其中，所述催化劑含有納米碳基材料。本公開(kāi)采用特殊的納米碳基材料作為催化劑催化環(huán)氧丙烷的醚化反應(yīng)，能夠在溫和的條件下實(shí)現(xiàn)對(duì)環(huán)氧丙烷的醚化，且原料轉(zhuǎn)化率高，目標(biāo)產(chǎn)物選擇性也得到優(yōu)化。

技術(shù)領(lǐng)域

本公開(kāi)涉及一種納米碳基材料及其制備方法和環(huán)氧丙烷的醚化方法。

背景技術(shù)

碳基材料包括碳納米管、活性炭、石墨、石墨烯、富勒烯、碳納米纖維、納米金剛石等等。納米碳催化的科學(xué)研究始于上世紀(jì)90年代。研究表明，納米碳材料(納米碳管和石墨稀為主)的表面化學(xué)性質(zhì)可以進(jìn)行靈活調(diào)控，可在其表面上修飾含氧、氮等雜原子的飽和及非飽和官能團(tuán)，使之具備一定的酸堿性質(zhì)和氧化還原能力，從而直接作為催化劑材料使用。研究和開(kāi)發(fā)與富勒烯(碳納米管)有關(guān)的催化新材料，拓寬其在石油化工、精細(xì)化工等領(lǐng)域的應(yīng)用具有深遠(yuǎn)的理論意義和巨大的潛在應(yīng)用前景。

丙二醇醚在化工領(lǐng)域具有重要應(yīng)用，如丙二醇單甲醚，又稱(chēng)丙二醇甲醚，其分子結(jié)構(gòu)中既有醚基又有羥基，因而它的溶解性能十分優(yōu)異，又有合適的揮發(fā)速率以及反應(yīng)活性等特點(diǎn)而獲得廣闊的應(yīng)用。現(xiàn)有丙二醇醚的生產(chǎn)，基本采用丙烯為原料與醇類(lèi)化合得到。但目前世界上丙二醇醚生產(chǎn)大部分采用氯醇法和共氧化法生產(chǎn)，前者腐蝕污染嚴(yán)重，后者投資大且聯(lián)產(chǎn)大量副產(chǎn)品，因此從原料上制約了丙二醇醚的生產(chǎn)。

發(fā)明內(nèi)容

本公開(kāi)的一個(gè)目的是提供一種納米碳基材料及其制備方法，該納米碳基材料對(duì)環(huán)氧丙烷的醚化具有優(yōu)異的催化性能。

本公開(kāi)的另一個(gè)目的是提供一種環(huán)氧丙烷的醚化方法，該方法能夠獲得較高的環(huán)氧丙烷轉(zhuǎn)化率和丙二醇醚選擇性。

為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本公開(kāi)第一方面：提供一種納米碳基材料的制備方法，該方法包括以下步驟：

a、將碳水化合物與粒徑為20目以下的硅膠顆粒混合后在300～1500℃下在密閉反應(yīng)器內(nèi)進(jìn)行反應(yīng)1～24h，得到反應(yīng)后的物料；其中，所述碳水化合物的碳原子數(shù)為10以上；

b、將步驟a得到的所述反應(yīng)后的物料與礦化劑混合后在20～80℃下處理1～48h，收集固體產(chǎn)物。

可選地，所述碳水化合物、硅膠顆粒與礦化劑的重量比為100：(1～500)：(2～1000)，優(yōu)選為100：(2～250)：(5～500)，其中，所述硅膠顆粒以SiO₂計(jì)。

可選地，所述碳水化合物的重均分子量為200～2000000，優(yōu)選地，所述碳水化合物為蔗糖、淀粉、木質(zhì)素、纖維素、半纖維素、復(fù)合多糖或糖的衍生物。

可選地，所述硅膠顆粒的粒徑為20～10000目，優(yōu)選為30～8000目。

可選地，所述礦化劑為氫氟酸或氫氧化鈉，所述礦化劑的濃度為大于5重量％，優(yōu)選為10～40重量％。

可選地，步驟a中，所述密閉反應(yīng)器內(nèi)的初始氧氣含量小于20體積％，優(yōu)選為小于10體積％，更優(yōu)選為小于1體積％。

本公開(kāi)第二方面：提供由本公開(kāi)第一方面所述的方法制備得到的納米碳基材料。

本公開(kāi)第三方面：提供一種環(huán)氧丙烷的醚化方法，該方法包括：使環(huán)氧丙烷和醚化劑在催化劑的存在下接觸進(jìn)行反應(yīng)，其中，所述催化劑含有本公開(kāi)第二方面所述的納米碳基材料。

可選地，所述反應(yīng)在漿態(tài)床反應(yīng)器中進(jìn)行，以100mL所述環(huán)氧丙烷為基準(zhǔn)，所述催化劑的用量為10～1000mg，優(yōu)選為20～200mg。

可選地，所述反應(yīng)在固定床反應(yīng)器中進(jìn)行，所述環(huán)氧丙烷的重時(shí)空速為0.01～500h^-1，優(yōu)選為0.05～2h^-1。