[发明专利]一种双功能性Pickering乳液催化剂的制备方法

说明书

本发明属于化工领域，涉及一种双功能性Pickering乳液催化剂的制备方法，对双功能化氧化石墨烯材料、苯甲醛与水进行超声处理和机械搅拌，制备出双功能性Pickering乳液催化剂；所述双功能化氧化石墨烯(GO‑NH₂‑Si)是利用3‑氨丙基三甲氧基硅烷(APTMS)与3‑甲基三甲氧基硅烷(MTMS)同时对氧化石墨烯(GO)改性制备得到的。本发明所述的Pickering乳液催化剂制备方法简单，制备成本低，催化活性高，与现有技术中仅利用APTMS改性GO(GO‑NH₂)制备的乳液催化剂相比，在Knoevenagel反应中，苯甲醛转化率高出约24％。

技术领域

本发明属于化工领域，涉及Knoevenagel缩合反应催化剂及其制备技术，特别涉及一种具有双功能性Pickering乳液催化剂的制备方法。

背景技术

Knoevenagel缩合反应是工业上最具价值的形成碳碳双键的反应之一，其产物α，β-不饱和羰基化合物在工、农和生物医药行业有着广泛的应用。传统的均相催化剂如有机胺、哌啶等催化该反应可以取得较高的产物收率，但是其固有的均相性质导致催化剂与产物难以分离，因此在Knoevenagel反应中，通常采用非均相催化剂。大部分Knoevenagel缩合反应是在有机溶剂中进行的，有机溶剂的使用可能会给环境带来一定的污染。水作为一种绿色溶剂具有环境友好、廉价易得的优点，然而水不溶于苯甲醛及其衍生物，因此以水作为溶剂，采用非均相催化剂催化Knoevenagel缩合反应时，存在着传质阻力大的限制。Pickering乳液催化剂能够极大增加催化剂与反应物的接触面并有效克服油水两相间的传质阻力。文献报道了由两亲性的氧化石墨烯(GO)固载有机胺制备Pickering乳液催化剂的方法，虽然其对Knoevenagel反应的催化活性明显高于通常的非均相催化剂，但仍然存在反应温度高(80℃)、时间较长、催化剂用量较大等缺点。

发明内容

本发明研究要解决的技术问题是针对在催化Knoevenagel缩合反应中，由氧化石墨烯(GO)固载有机胺制备的Pickering乳液催化剂所存在的反应温度高、反应时间长以及催化剂用量较大等缺点，发明了一种绿色环保、简单易制备的双功能Pickering乳液催化剂的制备方法，该催化剂可实现室温下高效催化Knoevenagel缩合反应。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种双功能性Pickering乳液催化剂的制备方法，对双功能化氧化石墨烯材料、苯甲醛与水进行超声处理和机械搅拌，制备出双功能性Pickering乳液催化剂；所述双功能化氧化石墨烯材料利用3-氨丙基三甲氧基硅烷和3-甲基三甲氧基硅烷同时对氧化石墨烯改性制备得到。

进一步的，所述双功能化氧化石墨烯材料的制备方法为：

将氧化石墨加入到四氢呋喃溶液中，随后滴加3-氨丙基三甲氧基硅烷和3-甲基三甲氧基硅烷，超声处理后将该瓶溶液在N2气氛保护下回流搅拌，过滤并用无水乙醇洗涤多次，真空干燥后得到双功能化氧化石墨烯材料。

进一步的，超声的功率为180～200W；频率为60～80Hz。

进一步的，滴加3-氨丙基三甲氧基硅烷和3-甲基三甲氧基硅烷后，超声次数为3～4次，每次超声时间为30～40min；每次超声中间间隔5～8min。

进一步的，真空干燥的温度为50～80℃，时间为6～12h。

进一步的，所述机械搅拌的转速为至少800rpm，时间为至少5min。

进一步的，所述溶液在N2气氛保护下回流搅拌的时间为至少24h，温度为70～90℃。

本发明还提供一种双功能性Pickering乳液催化剂，所述催化剂采用上述双功能性Pickering乳液催化剂的制备方法制备而成。