[發(fā)明專利]一種鐵鋯雙金屬負載型催化劑及其制備方法和應用

有效

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• 申請日: 2021-02-05
• 公開（公告）號: CN112973778B
• 公開（公告）日: 2022-03-22
• 發(fā)明（設計）人: 戴立言;蔡夢露;王曉鐘;陳英奇
• 申請（專利權）人: 浙江大學
• 主分類號: B01J29/76
• 分類號: B01J29/76;B01J23/745;B01J37/00;B01J37/08;C07C2/66;C07C2/86;C07C15/28
• 代理公司: 杭州知閑專利代理事務所(特殊普通合伙) 33315
• 代理人: 張勛斌

本發(fā)明涉及制備2?烷基蒽的領域，公開了一種高選擇性鐵鋯雙金屬負載型催化劑及其制備方法和應用，該催化劑包括載體以及負載在載體上的金屬元素，所述金屬元素包括鐵和鋯，以氧化物計，鐵和鋯的重量比為0.04～0.5:1。將所得烷基化催化劑、相應溶劑與蒽和烷基化試劑在高壓釜中接觸，室溫混合均勻后，加壓至0～3MPa,在130～200℃下反應2～24h,得到2?叔戊基蒽。本發(fā)明提供的鐵鋯雙金屬負載型催化劑催化性能穩(wěn)定，且對目標產物2?叔戊基蒽具有較高的選擇性，使得蒽直接烷基化制備2?叔戊基蒽的反應條件溫和。

技術領域

本發(fā)明涉及制備烷基蒽化合物的領域，具體涉及一種有機酸改性的鐵鋯雙金屬負載型催化劑的制備方法和在蒽烷基化中高選擇性合成2-叔戊基蒽中的應用。

背景技術

2-烷基蒽，是一類重要的有機化工中間體。特別的，2-叔戊基蒽的氧化產物2-叔戊基蒽醌由于在雙氧水工作液中具有更大的溶解度，可以顯著降低雙氧水生產成本，從而被視為雙氧水高效工作液的有效選擇。此外2-烷基蒽醌還可作為染料中間體、降解樹脂的光敏劑和醫(yī)藥中間體，具有較大的應用市場。蒽與相應的烷基化試劑在酸催化下發(fā)生烷基化反應是目前被認為較為經濟的烷基化生產路線，經過后續(xù)分離提純，可得到目標產物2-烷基蒽。US4255343報道甲磺酸催化下蒽與烯烴的烷基化反應，2-烷基蒽占比47％。Min Chen等人報道了離子液體與路易斯酸共同催化的烷基化反應，以2-氯丙烷與蒽的烷基化反應為研究對象，催化生成2-異丙基蒽，收率為82.9％(Korean Journal of ChemicalEngineering,2009,26,1563-1567)。然而使用有機酸或者是離子液體催化反應存在一定的回收利用和設備易腐蝕等問題，對環(huán)境有一定負擔。

近年來，研制非均相烷基化催化劑，已經成為發(fā)展烷基蒽產品的重要方向。CN107670686A公開了一種Fe/MWW結構分子篩，并應用于蒽和乙烯的烷基化反應中，成功得到2-乙基蒽。CN107602368A使用Mg/MWW為催化劑，催化蒽和異戊烯接觸得到2-戊基蒽，且該固體催化劑可以重復使用。CN107746372A提出一種2-乙基蒽醌的生產工藝，采用蒽先發(fā)生烷基化后氧化為取代蒽醌的方法，其中烷基化反應催化劑為氧化鉬負載的Y型分子篩。Armengol E課題組對萘、蒽、噻吩等物質的叔丁醇化進行大量研究，同時提出相應的烷基化機理。研究中以沸石分子篩為催化劑，最后發(fā)現Y沸石是此類反應中最活躍的催化劑。在蒽和叔丁醇制備烷基蒽的反應中，相同條件下，HY分子篩作為催化劑比對甲苯磺酸催化的效率提高很多(Applied Catalysis A General,1997,149,411-423)。報道中盡管蒽的轉化率較高，但往往伴隨雙取代和其它位置取代產物的生成，分離提純需要較大能耗，若不純產物經過后續(xù)氧化作為雙氧水工作液使用，會影響雙氧水的品質和產量，從而減少效益。

因此，研制一種具有高選擇性的烷基化催化劑并且在相對綠色溫和的條件下較高收率得到2-叔戊基蒽的研究十分必要。

發(fā)明內容

本發(fā)明目的是為了克服現有技術存在的蒽烷基化過程中2-叔戊基選擇性低、雙取代烷基蒽比重大，設備腐蝕嚴重等問題，提出一種鐵鋯雙金屬負載型催化劑的制備方法和應用，該鐵鋯雙金屬負載型催化劑具有催化性能穩(wěn)定，活性組分高分散，催化選擇性高等優(yōu)點，從而可作為高選擇烷基化催化劑的新選擇。

為了實現上述目的，本發(fā)明第一方面提供一種鐵鋯雙金屬負載型復合催化劑，該催化劑包括載體以及負載在載體上的金屬元素，所述金屬元素包括鐵和鋯，且以氧化物計，鐵和鋯的重量比為0.04～0.5:1，優(yōu)選為0.04～0.2:1。

有機酸為硼酸、草酸、酒石酸或檸檬酸中的一種或多種，且以摩爾比計，總金屬元素和改性劑的摩爾比為1.0:0.9～2.0，優(yōu)選為1.0:1.0～1.5。

本發(fā)明第二方面提供一種鐵鋯雙金屬負載型復合催化劑的制備方法，該方法包括：

(1)將鋯鹽、改性劑分散于水中，攪拌，然后加入載體，繼續(xù)攪拌，隨后將渾濁液蒸去多余水分，所得固體干燥后得到復合改性前驅體；