金属镁尖晶石催化剂的制备方法及应用

专利类型 发明公开 法律事件 公开; 实质审查;
专利有效性 实质审查 当前状态 实质审查
申请号 CN202411499728.3 申请日 2024-10-25
公开(公告)号 CN119488894A 公开(公告)日 2025-02-21
申请人 山西中煤平朔能源化工有限公司; 南京工业大学; 山东理工大学; 申请人类型 企业
发明人 周礼庆; 朱红军; 姜海潮; 楚庆岩; 郑伟; 刘青国; 王腾辉; 第一发明人 周礼庆
权利人 山西中煤平朔能源化工有限公司,南京工业大学,山东理工大学 权利人类型 企业
当前权利人 山西中煤平朔能源化工有限公司,南京工业大学,山东理工大学 当前权利人类型 企业
省份 当前专利权人所在省份:山西省 城市 当前专利权人所在城市:山西省朔州市
具体地址 当前专利权人所在详细地址:山西省朔州市平鲁区北坪循环经济工业园区 邮编 当前专利权人邮编:036800
主IPC国际分类 B01J23/04 所有IPC国际分类 B01J23/04B01J23/00B01J37/08B01J37/02C07C51/15C07C65/10
专利引用数量 0 专利被引用数量 0
专利权利要求数量 10 专利文献类型 A
专利代理机构 淄博启智达知识产权代理事务所 专利代理人 任永哲;
摘要 本 发明 属于精细化工技术领域,具体涉及一种双 碱 金属镁 铝 尖晶石 催化剂的制备方法及应用。将拟薄 水 铝石与 硝酸 镁混合后加入水中混匀,加入分散剂和沉淀剂搅拌,静置老化,晶化,离心,洗涤,烘干, 焙烧 ,得到尖晶石载体MgAl2O4;将尖晶石载体MgAl2O4、改性剂和水进行反应,水热结晶,离心,洗涤,干燥,焙烧,得到处理后的尖晶石载体MgAl2O4;将硝酸锂、硝酸 钙 、预沉淀剂和水混合并超声,升温浓缩 蒸发 ,等体积浸渍处理后的尖晶石载体MgAl2O4,水热反应,离心,洗涤,烘干,焙烧,得到Li2O‑CaO/MgAl2O4双碱金属 镁铝尖晶石 催化剂。本发明制备简单,制得的催化剂成本低、催化活性高。
权利要求

1.一种双金属镁尖晶石催化剂的制备方法,其特征在于包括如下步骤:
(1)将拟薄铝石与硝酸镁混合后加入水中混匀,得到第一悬浮液;第一悬浮液中加入分散剂和沉淀剂搅拌,静置老化,得到固液混合物;固液混合物晶化,离心,所得固体洗涤,烘干,焙烧,得到尖晶石载体MgAl2O4;
(2)将尖晶石载体MgAl2O4、改性剂和水进行反应,得到第二悬浮液,将第二悬浮液进行水热结晶,离心,所得固体洗涤,干燥,焙烧,得到处理后的尖晶石载体MgAl2O4;
(3)将硝酸锂、硝酸、预沉淀剂和水混合并超声,升温浓缩蒸发,得到浸渍液,浸渍液等体积浸渍处理后的尖晶石载体MgAl2O4,等体积浸渍结束后进行水热反应,离心,所得固体洗涤,烘干,焙烧,得到Li2O‑CaO/MgAl2O4双碱金属镁铝尖晶石催化剂。
2.根据权利要求1所述的双碱金属镁铝尖晶石催化剂的制备方法,其特征在于步骤(1)中分散剂为聚乙烯吡咯烷,沉淀剂为水,拟薄水铝石与硝酸镁的摩尔比为1:0.84‑
1.02,拟薄水铝石、水和分散剂的质量比为1:10‑25:0.08‑0.2,硝酸镁与沉淀剂的质量比为
1:2.6‑9.8。
3.根据权利要求1所述的双碱金属镁铝尖晶石催化剂的制备方法,其特征在于步骤(1)中搅拌温度为60‑80℃,搅拌时间为10‑15min;静置老化时间为35‑90min;晶化温度为100‑
120℃,晶化时间为24‑48h;烘干温度为100‑120℃,烘干时间为6‑24h;焙烧温度为500‑600℃,焙烧时间为4‑6h。
4.根据权利要求1所述的双碱金属镁铝尖晶石催化剂的制备方法,其特征在于步骤(2)中改性剂为三异丙醇胺和哌啶的混合物,三异丙醇胺和哌啶的质量比为1:0.5‑1.2,尖晶石载体MgAl2O4、改性剂和水的质量比为1:0.19‑0.6:16‑40;反应温度为60‑75℃,反应时间为
10‑20h;水热结晶温度为150‑200℃,水热结晶时间为24‑96h;干燥温度为80‑120℃,干燥时间为12‑48h;焙烧温度为500‑600℃,焙烧时间为4‑6h。
5.根据权利要求1所述的双碱金属镁铝尖晶石催化剂的制备方法,其特征在于步骤(3)中预沉淀剂为甘氨酸,硝酸锂、硝酸钙、预沉淀剂和处理后的尖晶石载体MgAl2O4的质量比为
0.6‑2.5:0.6‑2.1:3.4‑21.8:5。
6.根据权利要求1所述的双碱金属镁铝尖晶石催化剂的制备方法,其特征在于步骤(3)中超声时间为10‑30min,浓缩蒸发温度为80‑90℃;水热反应温度为150‑180℃,水热反应时间为24‑48h;烘干温度为80‑100℃,烘干时间为12‑24h;焙烧温度为400‑600℃,焙烧时间为
4‑6h。
7.一种采用权利要求1‑6任一所述的双碱金属镁铝尖晶石催化剂的制备方法制备的双碱金属镁铝尖晶石催化剂的应用,其特征在于在溶剂中,超临界CO2、苯酚钠和双碱金属镁铝尖晶石催化剂进行羧化反应,得到固液混合物,固液混合物中加入水搅拌,静置分层,取下层水相进行酸化,得到含有水杨酸的溶液。
8.根据权利要求7所述的应用,其特征在于溶剂为甲苯或二甲苯,双碱金属镁铝尖晶石催化剂与苯酚钠的质量比为1:1‑10,苯酚钠和溶剂的质量比为1:5‑20。
9.根据权利要求7所述的应用,其特征在于羧化反应温度为150‑230℃,羧化反应时间为1‑5h,羧化反应压为5‑10MPa。
10.根据权利要求7所述的应用,其特征在于固液混合物与水的体积比为1:0.5‑1;酸化是采用质量浓度为5‑12%的稀硫酸进行酸化,酸化时间为2‑5h,酸化pH=1‑2。

说明书全文

金属镁尖晶石催化剂的制备方法及应用

技术领域

[0001] 本发明属于精细化工技术领域,具体涉及一种双碱金属镁铝尖晶石催化剂的制备方法及应用。

背景技术

[0002] 杨酸,又名邻羟基苯甲酸,是一种有机酸,化学式为C7H6O3,为白色结晶性粉末,微溶于冷水,易溶于热水。水杨酸是人类早期应用的药物之一,它以甲酯形势广泛分布于桦树皮、冬青叶以及锈线菊属植物的根中。
[0003] 水杨酸作为一种非常重要的化工原料,其用途十分广泛,最重要的是作为医药中间体应用于医疗行业,在药物生产的过程中水杨酸不仅用于生产抗湿、镇痛、解热类的一些常用药物,而且它还是生产水杨酸镁、水杨酸胺、水杨酸甲酯、双水杨酸酯、水杨酸酰胺、阿司匹林(乙酰水杨酸)等重要药物的原材料。在染料生产过程中,水杨酸可被用于直接制备媒染纯黄、酸性铬黄等。在部分金属的冶炼过程中,水杨酸可以用作、铅等金属的分析试剂,亦可用作消毒防腐剂橡胶硫化延缓剂等。
[0004] 对于水杨酸的制备,Kolbe‑ Schmitt工艺是现在最多使用的生产方法,以苯酚为原料二羧化反应后完成制备,另外还有邻甲酚法、邻硝基甲苯法、邻甲基苯磺酸法、空气氧化无水苯甲酸法、碱性苯甲酸铜加热分解法等。虽然水杨酸的制备工艺众多,但都会有副产物多、收率低、操作困难、成本高等一系列缺点;其中,Kolbe‑ Schmitt工艺的苯酚中压法是先采用苯酚制成苯酚钠,再在二氧化碳的中压下进行苯酚钠的羧化反应,最后将得到的水杨酸钠进行酸化后得到产品。该法的优点是反应成本低、投资少、苯酚的单程转化率高、得到的产品质量较好。利用来源广、成本低的原料以及开发出环境友好、反应条件温和、绿色原子经济的合成工艺路线是提升制备水杨酸行业竞争的关键。
[0005] 物质一般都具有四种状态,即气态、液态、固态和超临界状态,而这些状态会随着温度和压力的变化而改变。当某种流体的温度和压力处于它的临界温度临界压力以上,即对比温度和对比压力同时大于1时,就称该流体为超临界流体。超临界流体所呈现的是一种既非液态又非气态的形态,其理化性质与常态的流体相比存在一些特殊的性质,并且许多性质介于气体和液体之间。此外,超临界流体在临界点附近,温度、压力的微小变化可以导致流体密度的巨大变化,因此可以方便地通过调节温度、压力来控制超临界流体的粘度、扩散系数、溶解能力等性质。
[0006] 超临界CO2(supercritical carbon dioxide,SC‑CO2)是指温度和压力都在临界点(31.1℃‑7.39MPa)以上的二氧化碳流体。超临界流体是一种高密度的气体,不会液化,兼有气体和液体双重性质。超临界CO2不仅具有良好的溶解性质和传质特性,还是一种环境友好的无毒溶剂,广泛应用于萃取分离、化学反应、取代传统工艺助剂或溶剂(应用于喷漆、印染、清洗、发泡)、分析测试(色谱)等领域,其基础理论的深入研究和应用技术的不断开发,将对依赖于有机溶剂的传统工业带来极其深刻的变革,并促进石油、炭等矿物资源的合理利用和粮油、中草药等可再生资源的有效开发,前景十分诱人。在制备水杨酸的过程中,使用超临界CO2取代传统CO2气体也为提高反应产率发挥重要的作用。
[0007] 近年来苯酚中压法制备水杨酸的研究已然成为热点,此工艺路线的关键是在于开发合适高效的催化剂。传统的Kolbe‑ Schmitt工艺中,存在着产率低、环境污染等问题,催化剂的活性和稳定性不能保证,这大大制约着水杨酸制备行业的发展。
[0008] 中国专利CN105481685A公开一种由苯酚和超临界二氧化碳一步合成水杨酸的方法,该方法以负载碳酸为催化剂,由苯酚和超临界二氧化碳合成水杨酸。负载碳酸钾催化剂由以下重量百分含量的原料组成:碳酸钾10%~25%、载体70%~89%、粘结剂1%~5%。负载碳酸钾催化剂载体为氧化铝、氧化活性炭或分子筛中的一种或多种。该专利中催化剂采用的活性组分为碳酸钾,苯酚制备水杨酸过程中会产生小分子水,碳酸钾在催化过程中会一定程度的溶解,这难免会影响催化效果,使得催化剂循环寿命下降。

发明内容

[0009] 本发明的目的是提供一种双碱金属镁铝尖晶石催化剂的制备方法,制备简单,制得的催化剂成本低、催化活性高;本发明同时提供了双碱金属镁铝尖晶石催化剂的应用。
[0010] 本发明所述的双碱金属镁铝尖晶石催化剂的制备方法,包括如下步骤:(1)将拟薄水铝石与硝酸镁混合后加入水中混匀,得到第一悬浮液;第一悬浮液中加入分散剂和沉淀剂搅拌,静置老化,得到固液混合物;固液混合物晶化,离心,所得固体洗涤,烘干,焙烧,得到尖晶石载体MgAl2O4;
(2)将尖晶石载体MgAl2O4、改性剂和水进行反应,得到第二悬浮液,将第二悬浮液进行水热结晶,离心,所得固体洗涤,干燥,焙烧,得到处理后的尖晶石载体MgAl2O4;
(3)将硝酸锂、硝酸、预沉淀剂和水混合并超声,升温浓缩蒸发,得到浸渍液,浸渍液等体积浸渍处理后的尖晶石载体MgAl2O4,等体积浸渍结束后进行水热反应,离心,所得固体洗涤,烘干,焙烧,得到Li2O‑CaO/MgAl2O4双碱金属镁铝尖晶石催化剂。
[0011] 步骤(1)中分散剂为聚乙烯吡咯烷,沉淀剂为水,拟薄水铝石与硝酸镁的摩尔比为1:0.84‑1.02,拟薄水铝石、水和分散剂的质量比为1:10‑25:0.08‑0.2,硝酸镁与沉淀剂的质量比为1:2.6‑9.8,沉淀剂的质量浓度为25‑26%。
[0012] 步骤(1)中搅拌温度为60‑80℃,搅拌时间为10‑15min;静置老化时间为35‑90min;晶化温度为100‑120℃,晶化时间为24‑48h;烘干温度为100‑120℃,烘干时间为6‑24h;焙烧温度为500‑600℃,焙烧时间为4‑6h。
[0013] 步骤(2)中改性剂为三异丙醇胺和哌啶的混合物,三异丙醇胺和哌啶的质量比为1:0.5‑1.2,尖晶石载体MgAl2O4、改性剂和水的质量比为1:0.19‑0.6:16‑40;反应温度为60‑
75℃,反应时间为10‑20h;水热结晶温度为150‑200℃,水热结晶时间为24‑96h;干燥温度为
80‑120℃,干燥时间为12‑48h;焙烧温度为500‑600℃,焙烧时间为4‑6h。
[0014] 步骤(3)中预沉淀剂为甘氨酸,硝酸锂、硝酸钙、预沉淀剂和处理后的尖晶石载体MgAl2O4的质量比为0.6‑2.5:0.6‑2.1:3.4‑21.8:5。
[0015] 步骤(3)中超声时间为10‑30min,浓缩蒸发温度为80‑90℃;水热反应温度为150‑180℃,水热反应时间为24‑48h;烘干温度为80‑100℃,烘干时间为12‑24h;焙烧温度为400‑
600℃,焙烧时间为4‑6h。
[0016] 采用本发明所述的双碱金属镁铝尖晶石催化剂的制备方法制备的双碱金属镁铝尖晶石催化剂的应用是在溶剂中,超临界CO2、苯酚钠和双碱金属镁铝尖晶石催化剂进行羧化反应,得到固液混合物,固液混合物中加入水搅拌,静置分层,取下层水相进行酸化,得到含有水杨酸的溶液。
[0017] 溶剂为甲苯或二甲苯,双碱金属镁铝尖晶石催化剂与苯酚钠的质量比为1:1‑10,苯酚钠和溶剂的质量比为1:5‑20。
[0018] 羧化反应温度为150‑230℃,羧化反应时间为1‑5h,羧化反应压力为5‑10MPa。
[0019] 固液混合物与水的体积比为1:0.5‑1;酸化是采用质量浓度为5‑12%的稀硫酸进行酸化,酸化时间为2‑5h,酸化pH=1‑2。
[0020] 本发明的有益效果如下:1、分散剂采用PVP(聚乙烯吡咯烷酮)可以增加体系内镁铝组分的分散性,使组分混合更加均匀;步骤(1)中的晶化处理可以提高尖晶石载体的晶化程度,增加更多活性位点。
[0021] 2、步骤(1)中的焙烧可以将PVP分解,避免了PVP的存在对于载体的负影响,与此同时高温焙烧可以提高尖晶石载体的物理性能,增加机械性能。
[0022] 3、改性剂采用三异丙醇胺和哌啶的混合物,通过改性剂对尖晶石载体MgAl2O4进行处理。三异丙醇胺作为一种温和的碱性物质,哌啶作为一种强碱,两者协同使用,可以增强处理效果,特别是在需要较强碱性条件下的反应中。三异丙醇胺含有三个‑OH基团,这些基团可以作为氢键供体,哌啶的氮原子可以作为氢键受体,三异丙醇胺的‑OH基团能与哌啶的氮原子形成氢键,这种氢键作用增强了两种分子之间的相互作用力。三异丙醇胺和哌啶之间还具有π‑氢相互作用,三异丙醇胺的‑CH或‑OH中的氢与哌啶环的π电子之间具有相互作用。三异丙醇胺和哌啶分子之间还存在范德华力,这种力是由于分子中原子之间的瞬时偶极相互作用产生的。范德华力在分子间相互作用中起着重要作用,尤其是在分子间距离较近时。三异丙醇胺和哌啶一起使用,可以提高催化剂的扩孔效果,使催化剂存在更多的缺陷,提高催化性能;与此同时三异丙醇胺和哌啶双有机碱的改性可以增加载体表面的碱活性位点。
[0023] 4、在浸渍过程中预沉淀剂采用甘氨酸,可以将加入的硝酸锂及硝酸钙以氢氧化物的形式沉淀,甘氨酸相比传统的预沉淀剂尿素而言分解相对缓慢,能够减慢金属沉淀的速度,使氢氧化钙及氢氧化锂晶粒更加细腻致密,处理后的氧化物颗粒分散均匀,使催化剂具有更加均匀的活性位点。硝酸钙的分解温度较低,当在150‑180℃条件下进行水热反应时,分解温度较低的硝酸钙在分解时可以瞬间释放能量,使分子周边温度迅速升高,分散在体系内的甘氨酸在此温度骤升的过程中也会开始分解,两者协同升温,在短时间内可以使硝酸钙分解彻底。而且甘氨酸释放的NH3和CO2同时为催化剂带来了丰富的介孔。
[0024] 5、本发明没有采用直接等体积浸渍的方式,而是采用了先升温浓缩蒸发得到浸渍液后再等体积浸渍的方式,这种升温浓缩的效果可以使甘氨酸和两种硝酸盐混合更加均匀,随着温度的升高,大多数固体溶质在水中的溶解度会增加,这意味着在升温的过程中,甘氨酸和硝酸盐的溶解度也会提高,从而使得它们能够更完全地溶解在水中。当这些物质完全溶解后,它们在溶液中的分子或离子就可以更自由地移动和混合。温度升高会导致溶液中分子的热运动加剧,分子运动得越快,它们之间的碰撞就越频繁,这有助于打破原本可能存在的团聚或沉淀,使得甘氨酸和硝酸盐的分子或离子能够更均匀地分布在整个溶液中。升温浓缩有助于提高溶质的溶解度,加剧分子运动,并通过浓缩效应减少溶剂的量,这些因素共同作用,使得甘氨酸和两种硝酸盐能够混合得更加均匀。甘氨酸和两种硝酸盐的均匀分散可以确保被浸渍载体的每个部分都能充分接触浸渍液,提高整体浸渍效率,避免局部过度或不足浸渍,在后续反应过程中能够暴露更多的活性位点,提高催化效率。
[0025] 6、锂的电负性为0.98,钙的电负性为1.00,这种微小的电负性差异可以导致电子从锂向钙轻微转移。锂和钙之间的电子转移可以调节催化活性位点的电子密度,这种电子效应可以改变吸附物种的结合强度,增加催化性能。氧化锂和氧化钙作为碱金属氧化物具有丰富的碱活性位点,能够吸附反应物并且活化苯酚钠分子,使其更容易发生反应。另外,氧化锂和氧化钙可以引导反应朝着生成水杨酸钠的方向进行,减少副产物的生成。

具体实施方式

[0026] 以下结合实施例对本发明做进一步描述。
[0027] 实施例1双碱金属镁铝尖晶石催化剂的制备方法,包括如下步骤:
(1)将拟薄水铝石5g与硝酸镁7.8965g使用球磨机进行混合30min,然后加入50g水中混匀,得到第一悬浮液;第一悬浮液中加入聚乙烯吡咯烷酮0.4g,并不断滴加质量浓度为
26%的氨水29.304g维持pH=7‑10,60℃搅拌12min,静置老化35min,得到固液混合物;固液混合物置于水热反应釜内100℃晶化24h,离心并将所得固体洗涤至中性后,105℃下烘干12h,在弗炉内500℃焙烧4h,得到尖晶石载体MgAl2O4;
(2)将5g尖晶石载体MgAl2O4、0.57g三异丙醇胺、0.428g哌啶和80g水加入到烧瓶内
60℃下反应10h,得到第二悬浮液,将第二悬浮液转移到水热反应釜中150℃水热结晶24h,离心并将所得固体洗涤,100℃下干燥12h,在马弗炉内500℃焙烧4h,得到处理后的尖晶石载体MgAl2O4;
(3)处理后的尖晶石载体MgAl2O4测得吸水率为80.65%,根据吸水率计算出水的用量,水的用量=待浸渍的处理后的尖晶石载体MgAl2O4的质量×吸水率×2,水的用量为5×
80.65%×2=8.065g,将8.065g水、0.745g硝酸锂、0.615g硝酸钙和6.56g甘氨酸混合并超声
10min,升温至80℃浓缩蒸发水分至混合液质量为11.95g时,停止蒸发,得到浸渍液,将浸渍液等体积浸渍5g处理后的尖晶石载体MgAl2O424h,等体积浸渍结束后在水热反应釜中150℃水热反应24h,离心并将所得固体洗涤,80℃烘干12h,500℃焙烧4h,得到Li2O‑CaO/MgAl2O4双碱金属镁铝尖晶石催化剂。
[0028] 双碱金属镁铝尖晶石催化剂的应用,包括如下步骤:称取1g苯酚钠和20g甲苯,将其投入到反应釜中,再加入0.5g Li2O‑CaO/MgAl2O4双碱金属镁铝尖晶石催化剂,用CO2置换釜内空气8次,使用冷凝器将二氧化碳液化后,使用柱塞将液化后的CO2加入到反应釜中至初始压力为8MPa,开启搅拌装置转速为800r/min,加热至180℃反应3h后自然冷却,反应釜泄气将多余的CO2排出,得到固液混合物,固液混合物中加入去离子水搅拌得到混合物,固液混合物与去离子水的体积比为1:0.8,将反应釜使用
15ml去离子水洗涤后所得洗涤液一起并入上述混合物中,静置分层,取下层水相加入质量浓度为10%的稀硫酸酸化3h,调节pH=2,得到含有水杨酸的溶液。
[0029] 采用液相色谱法对含有水杨酸的溶液进行检测,通过检测结果计算得出:苯酚钠转化率为91.29%,水杨酸的选择性为93.01%。
[0030] 实施例2双碱金属镁铝尖晶石催化剂的制备方法,包括如下步骤:
(1)将拟薄水铝石5g与硝酸镁7.7545g使用球磨机进行混合30min,然后加入125g水中混匀,得到第一悬浮液;第一悬浮液中加入聚乙烯吡咯烷酮1g,并不断滴加质量浓度为
26%的氨水75.4g维持pH=7‑10,80℃搅拌15min,静置老化90min,得到固液混合物;固液混合物置于水热反应釜内120℃晶化48h,离心并将所得固体洗涤至中性后,120℃下烘干6h,在马弗炉内600℃焙烧6h,得到尖晶石载体MgAl2O4;
(2)将5g尖晶石载体MgAl2O4、1.4g三异丙醇胺、1.6g哌啶和200g水加入到烧瓶内75℃下反应20h,得到第二悬浮液,将第二悬浮液转移到水热反应釜中180℃水热结晶96h,离心并将所得固体洗涤,120℃下干燥48h,在马弗炉内600℃焙烧6h,得到处理后的尖晶石载体MgAl2O4;
(3)处理后的尖晶石载体MgAl2O4测得吸水率为76.29%,根据吸水率计算出水的用量,水的用量=待浸渍的处理后的尖晶石载体MgAl2O4的质量×吸水率×2,水的用量为5×
76.29%×2=7.629g,将7.629g水、2.485g硝酸锂、2.05g硝酸钙和21.8g甘氨酸混合并超声
30min,升温至90℃浓缩蒸发水分至混合液质量为30.15g时,停止蒸发,得到浸渍液,将浸渍液等体积浸渍5g处理后的尖晶石载体MgAl2O424h,等体积浸渍结束后在水热反应釜中180℃水热反应48h,离心并将所得固体洗涤,100℃烘干24h,600℃焙烧5h,得到Li2O‑CaO/MgAl2O4双碱金属镁铝尖晶石催化剂。
[0031] 双碱金属镁铝尖晶石催化剂的应用,包括如下步骤:称取0.5g苯酚钠和5g甲苯,将其投入到反应釜中,再加入0.5g Li2O‑CaO/MgAl2O4双碱金属镁铝尖晶石催化剂,用CO2置换釜内空气8次,使用冷凝器将二氧化碳液化后,使用柱塞泵将液化后的CO2加入到反应釜中至初始压力为5MPa,开启搅拌装置转速为800r/min,加热至150℃反应5h后自然冷却,反应釜泄气将多余的CO2排出,得到固液混合物,固液混合物中加入去离子水搅拌得到混合物,固液混合物与去离子水的体积比为1:0.5,将反应釜使用15ml去离子水洗涤后所得洗涤液一起并入上述混合物中,静置分层,取下层水相加入质量浓度为5%的稀硫酸酸化5h,调节pH=1.5,得到含有水杨酸的溶液。
[0032] 采用液相色谱法对含有水杨酸的溶液进行检测,通过检测结果计算得出:苯酚钠转化率为94.27%,水杨酸的选择性为92.73%。
[0033] 实施例3双碱金属镁铝尖晶石催化剂的制备方法,包括如下步骤:
(1)将拟薄水铝石5g与硝酸镁9.29g使用球磨机进行混合30min,然后加入100g水中混匀,得到第一悬浮液;第一悬浮液中加入聚乙烯吡咯烷酮0.6g,并不断滴加质量浓度为
26%的氨水24.42g维持pH=7‑10,65℃搅拌10min,静置老化60min,得到固液混合物;固液混合物置于水热反应釜内110℃晶化35h,过滤,所得固体洗涤至中性后,100℃下烘干24h,在马弗炉内550℃焙烧5h,得到尖晶石载体MgAl2O4;
(2)将5g尖晶石载体MgAl2O4、1g三异丙醇胺、0.5g哌啶和150g水加入到烧瓶内70℃下反应15h,得到第二悬浮液,将第二悬浮液转移到水热反应釜中200℃水热结晶48h,离心,所得固体洗涤,80℃下干燥40h,在马弗炉内550℃焙烧5h,得到处理后的尖晶石载体MgAl2O4;
(3)处理后的尖晶石载体MgAl2O4测得吸水率为78.35%,根据吸水率计算出水的用量,水的用量=待浸渍的处理后的尖晶石载体MgAl2O4的质量×吸水率×2,水的用量为5×
78.35%×2=7.835g,将7.835g水、0.621g硝酸锂、1.476g硝酸钙和3.434g甘氨酸混合并超声
20min,升温至85℃浓缩蒸发水分至混合液质量为9.45g时,停止蒸发,得到浸渍液,将浸渍液等体积浸渍5g处理后的尖晶石载体MgAl2O424h,等体积浸渍结束后在水热反应釜中170℃水热反应30h,离心并将所得固体洗涤,90℃烘干20h,400℃焙烧6h,得到Li2O‑CaO/MgAl2O4双碱金属镁铝尖晶石催化剂。
[0034] 双碱金属镁铝尖晶石催化剂的应用,包括如下步骤:称取5g苯酚钠和25g甲苯,将其投入到反应釜中,再加入0.5g Li2O‑CaO/MgAl2O4双碱金属镁铝尖晶石催化剂,用CO2置换釜内空气8次,使用冷凝器将二氧化碳液化后,使用柱塞泵将液化后的CO2加入到反应釜中至初始压力为10MPa,开启搅拌装置转速为800r/min,加热至230℃反应1h后自然冷却,反应釜泄气将多余的CO2排出,得到固液混合物,固液混合物中加入去离子水搅拌得到混合物,固液混合物与去离子水的体积比为1:1,将反应釜使用
15ml去离子水洗涤后所得洗涤液一起并入上述混合物中,静置分层,取下层水相加入质量浓度为12%的稀硫酸酸化2h,调节pH=1,得到含有水杨酸的溶液。
[0035] 采用液相色谱法对含有水杨酸的溶液进行检测,通过检测结果计算得出:苯酚钠转化率为94.93%,水杨酸的选择性为93.55%。
[0036] 对比例1不加入聚乙烯吡咯烷酮,其它步骤同实施例1。
[0037] 采用液相色谱法对含有水杨酸的溶液进行检测,通过检测结果计算得出:苯酚钠转化率为78.493%,水杨酸的选择性为85.148%。
[0038] 实施例1和对比例1对比可知,本发明在制备过程中使用聚乙烯吡咯烷酮可以增加各相的分散性,使晶粒沉淀更加均匀,进而使催化剂催化效果更佳。
[0039] 对比例2将哌啶替换为同等质量的三异丙醇胺,即只采用单一三异丙醇胺改性剂,其它步骤同实施例1。
[0040] 采用液相色谱法对含有水杨酸的溶液进行检测,通过检测结果计算得出:苯酚钠转化率为79.264%,水杨酸的选择性为82.375%。
[0041] 对比例3将三异丙醇胺替换为同等质量的哌啶,即只采用单一哌啶改性剂,其它步骤同实施例1。
[0042] 采用液相色谱法对含有水杨酸的溶液进行检测,通过检测结果计算得出:苯酚钠转化率为86.409%,水杨酸的选择性为84.519%。
[0043] 对比例4将甘氨酸替换为同等摩尔量的尿素,其它步骤同实施例1。
[0044] 采用液相色谱法对含有水杨酸的溶液进行检测,通过检测结果计算得出:苯酚钠转化率为87.337%,水杨酸的选择性为88.029%。
[0045] 对比例5不采用升温浓缩蒸发,即直接等体积浸渍,其它步骤同实施例1。
[0046] 采用液相色谱法对含有水杨酸的溶液进行检测,通过检测结果计算得出:苯酚钠转化率为88.707%,水杨酸的选择性为90.061%。
[0047] 对比例6将硝酸锂替换为同等摩尔量的硝酸钙,即不使用硝酸锂,其它步骤同实施例1。
[0048] 采用液相色谱法对含有水杨酸的溶液进行检测,通过检测结果计算得出:苯酚钠转化率为85.792%,水杨酸的选择性为86.691%。
[0049] 对比例7将硝酸钙替换为同等摩尔量的硝酸锂,即不使用硝酸钙,其它步骤同实施例1。
[0050] 采用液相色谱法对含有水杨酸的溶液进行检测,通过检测结果计算得出:苯酚钠转化率为80.101%,水杨酸的选择性为88.903%。
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